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发布者:来自网络 发布时间:2010/12/23 阅读:5820次    关键字: FP7102 远翔 LED 微桥 MR-16
基于FP7102的一种小型探照灯的设计


基于FP7102的一种小型探照灯的设计 来源:电子科技 作者:叶香美 张明春 浙江工商职业技术学院

FP7102 28V, 2A Buck Constant Current Switching Regulator for White LED PDF文档下载

FP7102应用资料

摘要:文章介绍了一种用FP7102芯片设计的小型探照灯,详细介绍了硬件电路及性能测试数据,并给出不同功率LED灯在元器件参数上的选择方法。
关键词:FP7102;探照灯;LED

0 概述
    FP7102芯片设计的小型探照灯,所有元器件安放在1×2.7cm的板子上,制作完成后整个灯可以塞进直径为3cm的管子里,管子长度可以任意长。为了达到应用板小型化,在此设计中使用FP7102芯片作为LED的驱动芯片,电路可靠度高、元件使用精简、整体高效能运作,在应用上有很大的弹性空间,可满足各种功率LED需要。

 

1 电路介绍
1.1 FP7102芯片
    FP7102是一种采用电压控制模式的降压转换IC,用于驱动高功率LED元件,内含2A P-Channel的Power MOS,低的漏极-源极导通电阻可提升系统整体效率,以及低的回授参考电压0.25V,可降低功率损耗与提升效能,最大占空比可达100%。不同瓦数的LED,电流大小也有所不同,可经由外部电阻来设定电流值;在应用上还可以通过EN脚来做调光控(Dimming),达到省电模式,IC本身有过电流与过温保护功能。其特色包括:最大输出负载:2A;高转换效率:90%;回授参考电压:0.25V;工作频率:320kHz;最大占空比:100%;过温保护和过电流保护;输入操作电压范围:3.6 to 25V;提供ON/OFF功能;标准SOP8封装。

 


    引脚描述如表1所示:

 

1.2 C1电容的作用
    Cl为滤波电容,将经过整流后的脉动直流电源滤波为稳定的直流电源。输入电源是交流电源时,电容值选用须特别注意,电容太小影响滤波效果,若无法得到稳定的直流电源,可能会造成纹波最低点电压低于LED的导通电压,使得LED不亮或是平均亮度下降,所以在选用电容值时必须考虑到LED瓦数与LED串并联数目,简单的说,LED瓦数越大,相对的电容值要越大。
1.3 二极管D1
    当NMOS截止时,D1导通提供电感放电回路。Dl使用1A 40V的萧特基二极管(MSCDl04)。
1.4 电阻R1、R2、R3
    R2用来设定LED电流值之回授电阻,R3是预留用来分散流经电阻的电流,增加电阻瓦数:LED瓦数不同电流值也会不一样,设计时不可超过LED最大电流值,否则会导致LED寿命迅速缩短甚至烧毁,电流设定公式ILED=0.25V/(R2//R3)。R1、C2是整个系统的补偿回路,关系到系统的稳定度。
1.5 电容C3、C4
    C3、C4用来降低纹波电流,依据LED电流大小来调整电容值,但因成本与空间考量,电容的选用也需注意。另外输入与输出电容的选择可依成本空间来决定,钽电容体积小、容值大,但是价格较高,适合用于LED电路上,若无空间考虑也可使用成本便宜的电解电容器,相对的体积比钽电容大很多,元件选用可依设计者自行评估与考虑。
1.6 电感L1
    电感L1有储能与滤波的功用,感抗越大纹波越小,相对的感抗越小纹波越大,选用电感需注意电感是否适合高频操作,及电感额定饱和电流值。

2 PCB板布线注意点

 


    (1)大电流路径需铺铜,由AC IN到IC VCC Pin,再从SW Pin经由萧特基二极管D1、电感L1、LED+到回授电阻R2与R3。
    (2)开关切换SW引脚、Dl与L1之间的距离尽量要短,以铺铜方式连接,减少寄生电感产生的震荡,对于EMI有所改善。
    (3)为了达到系统稳定性,补偿电阻R1与电容C2要尽量靠近FP7102芯片的COMP脚,且不要靠近电感L1。
    (4)输入电容C1尽可能靠近IC VCC Pin脚,IC GNDPin能与输入输出电容靠近与共地。
    (5)回授电阻R1与R2,连接到FB Pin距离越短越好。
    (6)板子面积很小,在Layout时特别注意散热问题。

3 实物图

 

4 电路效能
    表2为输入用直流电源,电压范围9~15V,从表中可以看出Iout几乎不因输入电压不同而变动,效率为79.75~86.65%,电流精确度0.00~0.28%。(表2的数值是用1W LED量测)

 

 图5~图8列出了在不同输入电容值情况下,输入纹波Vin:CHl与SW:CH2的变化情形,输入电容值越大输入电压纹波越小,图5中因为纹波太大,造成Vin最小值刚好等于LED导通电压,这时候PWM全开,如果电容更小时LED导通电压不足,造成LED会无法发亮,图8中电容用330μF就能让输入电压不会过低。(串联3颗1W LED)

 

5 结束语
    使用FP7102 LED Driver For MRl6 Lamp可达到应用板小型化、可靠度高、元件使用精简与整体高效能运作,在应用上能够有更大的弹性空间。因为电路板小,所以在PCB板布局上要特别注意,高功率的LED本身温度也很高,在摆放上需注意避免热源影响到其它元件;输入输出电容值,取决于LED电流大小,选用上需特别注意,会影响LED的运作效能。

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