MAX16821.doc

只需增添三个功率MOSFET，单通道降压转换器即可驱动投影仪的RGB LED 摘要：本应用笔记介绍了低功耗投影仪的RGB LED驱动器参考设计。该设计利用单片MAX16821 HB LED驱动器在每一时刻驱动一个RGB LED。这种方法减少了元件数量，获得高效、小巧且经济的设计。文中给出了电路板布局和测试结果。? 本应用笔记提供了一个低功耗投影仪RGB LED驱动器的参考设计。基于单芯片MAX16821构建大电流LED驱动器，能够为一组降压驱动的RGB LED提供高达10A的电流，通/断时间小于1μs。某一时刻只驱动一个彩色LED，RGB按比例共用PWM周期。 输入电源电压：10V至15V LED驱动电流：10A LED正向偏压：4.5V至6V LED电流上升/下降时间： 1μs LED电流纹波：10%峰峰值，最大值 VIN?(J4)：电源输入 PWMR、PWMB、PWMG (J8的引脚1、3和4)：RGB PWM输入信号，幅值应为3.3V至5V。当输出的上升/下降时间保持在1μs以内时，任何超出2μs的PWM周期均可使用。某一时刻只有上述三个信号之一为高电平。 PWMN (J8的引脚4)：PWMR、PWMG和PWMB进行逻辑NOR。只有所有三个PWM信号均为低电平时，PWMN为高电平。 ON/OFF (J1)：保持开路或驱动至+5V使能驱动器，连接至GND禁用电路板工作。 LEDR、LEDG、LEDB (J5、J6和J7)：10A RGB LED输出。将LED+连接至引脚3、4和5；将LED-连接至引脚6、7和8。 OUTV (J2)：提供与LED电流成比例的信号，OUTV上的电压为R12||R16电压的135倍。 VIN_OUT?(J3)：输入电源电压，用于连接至其它电路板。引脚1和2为VIN+；引脚3和4为GND。 图1. LED驱动电路板(顶层)清晰图片?(PDF, 1.35MB)图2. LED驱动电路板(底层)清晰图片?(PDF, 112kB)图3. 由MAX16821构成的LED驱动器原理图。 低功耗投影仪采用单芯片DLP处理RGB颜色。任何给定时间内只点亮一种颜色的DLP。这种方法能够采用一路大电流驱动器，配合几个附加开关实现LED之间的切换，从而构成紧凑、经济的投影仪设计。本文提供的LED驱动器参考设计采用单个降压转换器依次为RGB LED提供10A电流驱动。MOSFETS Q8、Q9和Q10选择并切换稳定的电感电流，基于PWM信号为其中一个RGB LED提供驱动。MAX16821B buck转换器的核心电路工作在平均电流控制模式，将10V至15V输入电源电压降至4.5V至6V LED正向偏压。buck转换器的工作频率通过外部接地电阻设置。MODE引脚连接至GND，选择IC工作buck驱动器模式。转换器开关工作频率为300kHz，该设置使得器件优化工作在以较小尺寸电感提供非常高的效率。?设计要求LED电流上升/下降时间小于1μs，为达到这一指标，必须选择非常小的输出滤波电容，从而增大了负载纹波电流。另外，如果选择大于常规值的电感，电感纹波电流将保持在负载纹波电流以内。输出端通过1μF电容(C11)将输出电流摆率限制在10A/μs，防止寄生元件造成任何过冲。?LED驱动器通过电感控制并维持10A电流，按照任意瞬间需要驱动的LED，分别导通Q8、Q9或Q10，将电感电流切换到对应的LED。全部三个LED关闭时，电感电流通过Q4构成本地回路。MAX16821器件有两个控制环路：内部环路控制电感电流，外部环路确定驱动LED所需的电感电流。在降压转换器中，电感电流与LED电流相同。因此，控制电路被简化为单个电感电流监测环路。本设计中，为防止电感电流的次级谐波振荡，R5将电流误差放大器增益限制在11.5V/V。电流环路补偿没有零-极点对，从而增大了低频增益，使电感电流准确稳定在电压环路的设置值。电压误差放大器将R11||R17两端的LED检流电压与内部100mV基准进行比较，并提供70dB误差增益。经过放大后的输出驱动内部电流环路。即使内部电流环路增益较低，由于电压误差放大器的高增益也能够使LED电流稳定在10A。电感电流在RGB LED和Q4形成的本地环路之间切换，电压误差放大器输出需要4级不同电平。因为这4种条件下的输出电压不同，所以需要4个电平。4个不同的补偿电容(C7、C10、C13和C14)用于存储电压误差放大器输出，分别对应4种不同的负载条件。补偿电容通过模拟开关(Q2、Q5、Q6和Q7)连接到电路，每次接通一路。一旦打开LED，对应的补偿电容即刻将误差放大器输出调节至上次存储电压，从而使LED电流很快上升至10A。内部电流环路吸收电感形成的极点，由LED动态阻