低成本高能效PWM降压1.5A功率LED驱动器AMC7150原理及应用电路.doc

摘要：AMC7150是一种仅需外加5个外部元件的PWM功率LED驱动器IC，适合用作汽车和普通照明功率LED的驱动，开关频率在200KHz之内可由外部电容编程，驱动电流从几个mA到1.5A可通过外部电阻设置。 关键词：AMC7150；1.5A功率LED；驱动器；电路 　　1、引言 　　随着LED的迅猛发展及其广泛应用，其驱动器IC已形成具有勃勃生机的产业。以前LED的主要应用亮点是手机、PDA和数码相机这类电池供电的便携式电子产品的背光照明，在这类应用中的LED驱动器大多为DC-DC开关型升压变换器。当单颗或两颗及两颗以上的功率LED串联在一起在汽车等供电电压较高的场合应用时，则应使用降压（Buck）型LED驱动器。AMC7150就是为单颗功率LED或功率LED串在汽车和普通照明中应用而专门设计的一种PWM降压功率LED驱动器。AMC7150的DC输入电压为4~40V，输出电流可达1.5A，开关频率高达200KHz，可用作驱动MR16功率LED灯。 　　2、AMC7150基本结构与工作原理 　　2.1 AMC7150引脚功能 AMC7150采用5引脚TO-252封装，引脚排列如图1所示。 AMC7150的VCC脚（①脚）为4~40V的DC电压输入端；CS脚（②脚）为峰值电流感测端，其门限为330mV；GND脚（③脚）为接地端；OUT脚（④脚）为驱动输出端；OSC脚（⑤脚）为振荡器定时电容器连接端。 2.2 AMC7150内部结构及其工作原理 AMC7150芯片集成了可调频率振荡器（OSC）、电流传感比较器、PWM控制电路及驱动器，其内部结构及典型应用电路如图2所示。 　　输入电容CIN用作保持输入电压并滤除IC产生的开关噪声。Rsense为峰值电流感测电阻，其值决定通过LED的峰值电流IPK（LED），计算公式为 　　IPK(LED）=330mV/Rsense 　　例如，如果选择Rsense=0.33Ω，IPK（LED）则为1A。为保证LED平均驱动电流不超过1.5A，Rsense值必须不低于200mΩ。LED峰值电流为平均电流与峰-峰值电感纹波电流一半之和。如果要求LED平均电流为550mA，峰-峰值电感纹波电流是100mA， 所要求的Rsense值则为 　　AMC7150引脚OSC上的接地电容CT用作设置开关频率fs。开关周期ts=1/fs=tON+tOFF（tON为导通时间，tOFF为关断时间），PWM占空比D=tON/ts，开关导通时间tON=Dts=D/fs。 降压电感器在开关导通期间存储能量，在开关关断时则通过LED和续流二极管DF放电。为使变换器工作在连续导电模式（CCM）不使电感电流降为0，电感器电感值应足够大。 电感器电压VL在一个周期中的积分应为0，即 　　?　　因此可得 　　 　　?　　式中，VCC为电源电压；VRsense=330mV；VSAT为IC的饱和压降，其值约为1V；VLED为LED或LED串的正向电压降。 　　若开关频率fs=50KHz，D=0.65，导通时间则为tON=D/fs=0.65/50KHz=13μs。如果VCC=12V，两个串联在一起的LED峰值电流为400mA，每个LED正向电压降为3.5A，电感器电感值则为 　　 　　?　　续流二极管DF在开关关断时为电感器放电提供通路，DF可选用40V、1A的ISS15C1型肖特基二极管。 3、AMC7150的评估板电路方案 　　图3所示为AMC7150的评估板电路原理图。图中，D1为反向保护二极管，当输入源反向连接时提供保护。DC-IN为电源插座，J1是LED模式选择连接器。在使用J1时，可以使用跳线在4种选择模式中选择其中的一种模式。 　　当用跳线将J1的2与3连接时，LED1与LED2串联连接在一起；当J1的1与2、3与4相连接时，LED1和LED2被并联连接在一起；当J1的3与4相连接时，仅LED1被接入电路中；当J1的1与2相连接时，仅LED2被接入电路中，J2为测试点。电路中Rsense的选择以LED正向电流为依据。在　　CT=680~820pF条件下，电感器电感值可选择220μH，CIN可选用47μF的铝电解电容器，D1和DF选用ISS15C1型肖特基二极管。 　　印刷电路极（PCB）参考线路设计如图4所示，图5所示为PCB（上面）元件排布照片。 4、基于AMC7150的LED驱动电路举例 　　在下面所介绍的采用AMC7150的LED驱动电路中，输入电容CIN选择47μF的铝电解电容器，CT选用680~820pF的陶瓷电容器，DF选用ISS15C1肖特基二极管，电感器电感值选择220μH（DC电流为0.4~1.2A）。 　　4.1? 直流