理论教育 MAX16800驱动的汽车LED照明电路设计

MAX16800驱动的汽车LED照明电路设计

时间:2023-08-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:MAX16800电流调节器可工作在6.5~40V输入电压范围内,提供高达350mA的总电流来驱动一列或多列HB-LED,输出电流范围为35~350mA。MAX16800可通过在器件的使能输入引脚施加一个PWM信号来调整LED亮度。因此,为了降低PWM调光时的EMI,MAX16800内置了波形整形电路,以便平滑开关信号的边沿,从而降低PWM亮度控制时的EMI。MAX16800非常适用于要求高电压输入的应用,具有承受高达40V的抛物线负载特性。采用MAX1680设计的LED驱动器可大大减少外部元件数目,并具有短路保护和热保护特性。

MAX16800驱动的汽车LED照明电路设计

MAX16800电流调节器可工作在6.5~40V输入电压范围内,提供高达350mA的总电流来驱动一列或多列HB-LED,输出电流范围为35~350mA。MAX16800具有高输入电压范围(达40V),因此可以直接连接到汽车蓄电池而不需要保护器件,保护器件一般用来抵御蓄电池负载变化带来的浪涌电压。该器件能够为LED提供恒定电流,电流值可以通过与LED串联的检流电阻RSENSE设置。为了提高电流设置精度,提高对外部噪声的抑制能力,MAX16800采用了差分电流检测输入方式,提高了噪声抑制能力。MAX16800可通过在器件的使能输入引脚施加一个PWM信号来调整LED亮度。通过LED的电流按照PWM信号的频率开启和关断。LED的色度随其电流的变化而改变,因此调整LED亮度的最好方法是通过脉宽调制(PWM)信号对一个固定电流进行斩波,而不是改变电流的实际幅度。MAX16800的技术特性如下:

1)±3.5%输出电流精度。

2)内置调整管,低压差(<1.2V)。

3)+5V稳压输出,可以源出4mA电流。

4)差分LED电流检测。

5)关断时,具有极低的电源电流(12mA,典型)。

6)低至204mV的电流检测基准有助于降低功耗。

7)工作电压可低至+5V,满足汽车冷启动的要求。

8)整形电路用于平滑波形边沿,降低PWM亮度调节的EMI辐射。

电磁干扰(EMI)抑制在汽车应用中非常重要,这一设计要求与不产生EMI同等重要。对LED电流进行通、断控制时都会产生EMI辐射。因此,为了降低PWM调光时的EMI,MAX16800内置了波形整形电路,以便平滑开关信号的边沿,从而降低PWM亮度控制时的EMI。

MAX16800由差动电流检测放大器(外部接电流检测电阻RSENSE)、误差放大器、MOSFET驱动器、调整管(N沟道功率MOSFET)、基准电压源、5V线性稳压电源、使能(片选)控制电路及过热关闭保护电路组成。上电后,若EN端施加高电平,电路工作。根据设定的ILED电流确定相应的RSENSE电阻值。在RSENSE两端产生的电压(ILEDRSENSE)输入差动电流检测放大器(差动电流检测放大器输出电压正比于ILED)G的反相端,其同相端接基准电压,误差放大器的输出电压经升压式MOSFET驱动器来驱动调整管(N沟道MOSFET)。

MAX16800非常适用于要求高电压输入的应用,具有承受高达40V的抛物线负载特性。采用MAX1680设计的LED驱动器可大大减少外部元件数目,并具有短路保护和热保护特性。MAX16800采用小尺寸热增强型、5mm×5mm、16引脚TQFN封装,可工作在−40~+125℃汽车级温度范围内。MAX16800的引脚排列如图4-2所示,各引脚功能见表4-1。

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图4-2 MAX16800的引脚排列(www.daowen.com)

表4-1 MAX16800各引脚功能

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EN引脚可以用于使能/禁用LED驱动器或用于连接PWM亮度调节信号。用跳线连接VIN+和/EN引脚,将打开LED驱动器。关断LED驱动器时,则使用跳线连接EN引脚至GND。

在EN引脚和GND引脚之间作用一个PWM信号,可以在0~100%最大设置电流之间调节LED电流,改变PWM信号的占空比则会改变LED的亮度。将EN引脚连接到VIN时,也可以利用PWM信号对VIN+(输入电源)进行斩波达到调节LED亮度的目的。

LED电流可以通过改变RSENSE的阻值调整:ILED=VSENSE/RSENSE,电流可以通过在LED和GND引脚之间添加外接电阻进行调整。当使用外部电阻时,必须确保RSENSE断开。线性亮度调节LED的电流可以通过改变RSENSE的阻值或在LED引脚增加一个偏移电压实现线性调节。当IC功耗使结温达到155℃时,热关断功能将会关断器件。可以在器件输入端添加一个电阻,或将一个电阻与LED串联,减小IC的功耗。电阻的额定功率必须高于I²R(I为输入电流或LED电流,R为所添加的电阻)。

MAX16800典型应用电路如图4-3所示。在图4-3所示电路中,RSENSEILED的关系式为

RSENSE=204mV/ILED (4-1)

ILED的范围为35~350mA。例如,ILED设定为200mA,RSENSE=1.02Ω,可取标准阻值1.0Ω(精度1%、1/4W)的电阻。Vin的大小与串联的LED数及其正向压降VF有关:

VinNVF+ILEDRSENSE+1.2V (4-2)

式中,N为LED数;VF为LED的正向电压;1.2V为MOSFET的管压降(在Vin<12V时要加1.5V)。因为ILEDRSENSE这一项很小,一般可略去。最小的Vin为6.5V,最大的Vin为40V。

在所设计的LED驱动电路需要调光时,可以在EN端输入低频PWM信号,改变其脉冲宽度(改变占空比)来调节LED的亮度(占空比大时亮度大)。在EN端加一个正脉冲时,LED发出闪光脉冲,脉冲电流值可大于连续工作电流350mA。

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图4-3 MAX16800典型应用电路

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