摘要:文章介紹了一種用FP7102芯片設(shè)計(jì)的小型探照燈,詳細(xì)介紹了硬件電路及性能測(cè)試數(shù)據(jù),并給出不同功率LED燈在元器件參數(shù)上的選擇方法。
關(guān)鍵詞:FP7102;探照燈;LED
0 概述
FP7102芯片設(shè)計(jì)的小型探照燈,所有元器件安放在1×2.7cm的板子上,制作完成后整個(gè)燈可以塞進(jìn)直徑為3cm的管子里,管子長(zhǎng)度可以任意長(zhǎng)。為了達(dá)到應(yīng)用板小型化,在此設(shè)計(jì)中使用FP7102芯片作為L(zhǎng)ED的驅(qū)動(dòng)芯片,電路可靠度高、元件使用精簡(jiǎn)、整體高效能運(yùn)作,在應(yīng)用上有很大的彈性空間,可滿足各種功率LED需要。
1 電路介紹
1.1 FP7102芯片
FP7102是一種采用電壓控制模式的降壓轉(zhuǎn)換IC,用于驅(qū)動(dòng)高貼片電感功率LED元件,內(nèi)含2A P-Channel的Power MOS,低的漏極-源極導(dǎo)通電阻可提升系統(tǒng)整體效率,以及低的回授參考電壓0.25V,可降低功率損耗與提升效能,最大占空比可達(dá)100%。不同瓦數(shù)的LED,電流大小也有所不同,可經(jīng)由外部電阻來(lái)設(shè)定電流值;在應(yīng)用上還可以通過(guò)EN腳來(lái)做調(diào)光控(Dimming),達(dá)到省電模式,IC本身有過(guò)電流與過(guò)溫保護(hù)功能。其特色包括:最大輸出負(fù)載:2A;高轉(zhuǎn)換效率:90%;回授參考電壓:0.25V;工作頻率:320kHz;最大占空比:100%;過(guò)溫保護(hù)和過(guò)電流保護(hù);輸入操作電壓范圍:3.6 tsmd電感器o 25V;提供ON/OFF功能;標(biāo)準(zhǔn)SOP8封裝。
引腳描述如表1所示:
1.2 C1電容的作用
Cl為濾波電容,將經(jīng)過(guò)整流后的脈動(dòng)直流電源濾波為穩(wěn)定的直流電源。輸入電源是交流電源時(shí),電容值選用須特別注意,電容太小影響濾波效果,若無(wú)法得到穩(wěn)定的直流電源,可能會(huì)造成紋波最低點(diǎn)電壓低于LED的導(dǎo)通電壓,使得LED不亮或是平均亮度下降,所以在選用電容值時(shí)必須考慮到L一體電感ED瓦數(shù)與LED串并聯(lián)數(shù)目,簡(jiǎn)單的說(shuō),LED瓦數(shù)越大,相對(duì)的電容值要越大。
1.3 二極管D1
當(dāng)NMOS截止時(shí),D1導(dǎo)通提供電感放電回路。Dl使用1A 40V的蕭特基二極管(MSCDl04)。
1.4 電阻R1、R2、R3
R2用來(lái)設(shè)定LED電流值之回授電阻,R3是預(yù)留用來(lái)分散流經(jīng)電阻的電流,增加電阻瓦數(shù):LED瓦數(shù)不同電流值也會(huì)不一樣,設(shè)計(jì)時(shí)不可超過(guò)LED最大電流值,否則會(huì)導(dǎo)致LED壽命迅速縮短甚至燒毀,電流設(shè)定公式ILED=0.25V/(R2//R3)。R1、C2是整個(gè)系統(tǒng)的補(bǔ)償回路,關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定度。
1.5 電容C3、C4
C3、C4用來(lái)降低紋波電流,依據(jù)LED電流大小來(lái)調(diào)整電容值,但因成本與空間考量,電容的選用也需注意。另外輸入與輸出電容的選擇可依成本空間來(lái)決定,鉭電容體積小、容值大,但是價(jià)格較高,適合用于LED電路上,若無(wú)空間考慮也可使用成本便宜的電解電容器,相對(duì)的體積比鉭電容大很多,元件選用可依設(shè)計(jì)者自行評(píng)估與考慮。
1.6 電感L1
電感L1有儲(chǔ)能與濾波的功用,感抗越大紋波越小,相對(duì)的感抗越小紋波越大,選用電感需注意電感是否適合高頻操作,及電感額定飽和電流值。
2 PCB板布線注意點(diǎn)
(1)大電流路徑需鋪銅,由AC IN到IC VCC Pin,再?gòu)腟W Pin經(jīng)由蕭特基二極管D1、電感L1、LED+到回授電阻R2與R3。
(2)開(kāi)關(guān)切換SW引腳、Dl與L1之間的距離盡量要短,以鋪銅方式連接,減少寄生電感產(chǎn)生的震蕩,對(duì)于EMI有所改善。
(3)為了達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定性,補(bǔ)償電阻R1與電容C2要盡量靠近FP7102芯片的COMP腳,且不要靠近電感L1。
(4)輸入電容C1盡可能靠近IC VCC Pin腳,IC GNDPin能與輸入輸出電容靠近與共地。
(5)回授電阻R1與R2,連接到FB Pin距離越短越好。
(6)板子面積很小,在Layout時(shí)特別注意散熱問(wèn)題。
3 實(shí)物圖
4 電路效能
表2為輸入用直流電源,電壓范圍9~15V,從表中可模壓電感器以看出Iout幾乎不因輸入電壓不同而變動(dòng),效率為79.75~86.65%,電流精確度0.00~0.28%。(表2的數(shù)值是用1W LED量測(cè))