市電ＬＥＤ驅(qū)動ＩＣ ＭＡＸｌ６８０１工作原理及其應(yīng)用

摘要：LED作為一種新型的光源，他所使用的材料不含重金屬，與其他光源相比發(fā)光效率可以提高20％以上，節(jié)能效果非常名顯。針對LED光源MAXIM推出高效率LED驅(qū)動控制器MAXl6801，MAXl6801是高亮度(HB)LED驅(qū)動器控制IC，內(nèi)部包含設(shè)計一個寬輸入范圍LED驅(qū)動器所需的全部電路，適合通用照明和顯示應(yīng)用。主要介紹他的內(nèi)部組成、各管腳功能定義、工作原理，并給出典型應(yīng)用電路。

關(guān)鍵詞：MAXl6801lLED驅(qū)動；新型光源；典型應(yīng)用電路

中圖分類號：TN710

文獻標識碼：B

文章編號：1004—373X(2008)04—172—02

1 引 言

目前，節(jié)能環(huán)保的綠色產(chǎn)品已經(jīng)成為各個行業(yè)的主流方向，光源也不例外。LED作為一種新型的光源，他所使用的材料不含重金屬，與其他光源相比發(fā)光效率可以提高20％以上，節(jié)能效果非常明顯。LED的壽命也很長，平均無故障工作時間為10萬小時，大大超過白熾燈壽命3 000小時的規(guī)定。LED屬于實心封裝的固體光源，其抗振動性也是其他光源無法比擬的。因此LED光源具很廣泛的應(yīng)用前景和實用價值，市電高亮LED驅(qū)動器的設(shè)計對LED光源大范圍應(yīng)用與推廣必將產(chǎn)生重要意義。

針對LED光源MAXIM推出了高效率LED驅(qū)動控制器MAXl6801，該驅(qū)動器具有262 kHz固定開關(guān)頻率，采用電流模式控制方案。配合使用外部MOSFET，可提供大功率輸出(超過50 w)，并實現(xiàn)了較高的效率(超過85％)。可驅(qū)動幾路串聯(lián)的HB LED，通過PWM或線性亮度調(diào)節(jié)可實現(xiàn)寬調(diào)節(jié)范圍(0～100％)。該IC具有45μA啟動電流，允許使用大阻值啟動電阻和小容量啟動電容，啟動迅速、功耗降低。允許通過外部電阻分壓器設(shè)置輸入啟動電壓，實現(xiàn)輸入電壓欠壓鎖定(UVLO)功能；拉低UVLO引腳將關(guān)斷器件；并且具有數(shù)字軟啟動，可在啟動過程中較好地控制輸出電流的上升。器件還具有熱關(guān)斷特性，以及最大50％的占空比，非常適合buck、boost、SEPIC、隔離或非隔離反激拓撲，用于通用照明、裝飾燈和建筑照明、顯示器背光照明以及其他恒流源LED應(yīng)用。

2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能

2.1 MAXl6801內(nèi)結(jié)構(gòu)圖

MAXl6801是高亮度(HB)LED驅(qū)動器控制IC，內(nèi)部包含一個寬輸入范圍LED驅(qū)動器所需的全部電路，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要有數(shù)字啟動、欠壓鎖定、自舉欠壓鎖定、誤差放大、低頻PWM比較器、ILIM比較器、264 kHz振蕩、130℃溫度保護、場效應(yīng)管驅(qū)動、內(nèi)部穩(wěn)壓等電路組成。85～265 V的交流電不需要變壓器變壓，整流后經(jīng)過降壓電阻可直接輸入MAXl6801的IN引腳(8腳)，在集成電路內(nèi)部，經(jīng)過26.1 V穩(wěn)壓二極管鉗位，穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓后得到穩(wěn)定的5.25 V電壓，給內(nèi)部各功能模塊電路供電，同時通過VCC引腳(7腳)輸出，給外部電路供電，7腳可外接濾波電容。

MAXl6801內(nèi)部設(shè)定UVLO門限電壓為+1.28 V，通過UVLO／EN引腳(1腳)輸入UVLO／EN電壓，只有在該引腳電壓大于+1.28 V后電路才開始工作。UVLO電路可使低頻PWM比較器、ILIM比較器、振蕩器以及輸出驅(qū)動器處于關(guān)斷狀態(tài)，以減少電流消耗，利用該UVLO功能可設(shè)置輸入啟動電壓。

MAXl6801除了具有外部可編程UVLO外，還內(nèi)置1個額外的自舉UVLO，這在用作高壓LED驅(qū)動器時非常有用，可以使器件在初始上電時自行啟動；當V，N高于自舉UVLO門限電壓+23.6 V時，MAXl6801開始啟動，啟動期間，UVLO電路保持低頻PWM比較器、ILIM比較器、振蕩器以及輸出驅(qū)動器處于關(guān)斷狀態(tài)，以減小電流消耗。一旦V，N達到+23.6 V，UVLO電路啟動低頻PWM比較器、ILIM比較器和振蕩器，并允許輸出驅(qū)動器開始開關(guān)操作。如果v_in。降至+9.7 V以下，UVLO電路則關(guān)斷低頻PWM比較器、ILIM比較器、振蕩器以及輸出驅(qū)動器，使MAXl6801返回至啟動模式。

MAXl6801由引腳CS(即4腳)逐周期監(jiān)視流過外部MOSFET的電流，通過CPWM比較器和ILIM比較器電路，實現(xiàn)對LED電流的調(diào)節(jié)。LED的高度調(diào)節(jié)則是由器件的DIM／FB引腳(2腳)直接饋入低頻PWM亮度調(diào)節(jié)信號，通過誤差放大電路和低頻PWM比較電路，實現(xiàn)對LED的寬范圍的亮度調(diào)節(jié)。

2.2 外圍引腳及功能

MAXl6801外圍引腳圖如圖2所示，各個引腳的功能是：

UVLO／EN：外部可編程欠壓鎖定，UVVLO設(shè)置輸入啟動電壓，將UVLO連接至GND可禁止器件工作；

DIM／FB，低頻PWM亮度調(diào)節(jié)輸入／誤差放大器反相輸入端。

COMP：誤差放大器輸出，在高精度LED電流調(diào)節(jié)應(yīng)用中，將補償元件連接在DIM／FB與COMP之間；

CS：電流感應(yīng)信號連接端，用于電流調(diào)節(jié)，接至檢流電阻高端，可以用RC濾波器除去前沿上的毛刺；

GND，電源地；

NDRV；外部N溝道MOSFET柵極連接端；

VCC：柵極驅(qū)動電源，內(nèi)部由IN降壓得到，VCC

與GND間接1只10 μF或容值更高的去耦電容器；

IN：IC電源，IN與GND間接1個10μF或容值更

高的去耦電容器，自舉工作模式下，可在輸入電源和

IN之間接1個啟動電阻，偏置繞組電源連接至該點。

3 自動調(diào)光LED驅(qū)動器

MAXl6801用于高亮度(HB)LED的恒流驅(qū)動，具有較高滯回電壓(11.9 V)的自舉UVLO電路、超低啟動電流以及低工作電流特性，可實現(xiàn)高效的通用輸入LED驅(qū)動器。用MAXl6801設(shè)計自動調(diào)光LED驅(qū)動器電路如圖3所示。

電路中未加電源時，IN和VCC的電壓均為0 V，加上電源電壓之后，啟動電阻R₁將C₁充至某個中間電壓，此時，內(nèi)部穩(wěn)壓器開始向C₂充電。當VCC電壓近似為+9.5 V時，停止對C₂充電，而C₁兩端的電壓繼續(xù)上升，直到該電容上的電壓達到喚醒電壓+23.6 V為止。一旦IN端的電壓大于自舉UVLO門限電壓，NDRV開始開關(guān)MOSFET，并向第二繞組和第三繞組傳輸電能；第三繞組輸出電壓高于+9.7 V(自舉UVLO低端門限)，啟動過程完成，電路開始連續(xù)工作，第二繞組輸出電壓經(jīng)D2二極管整流后給發(fā)光二極管供電，LED發(fā)光。

如果在啟動完成之前V_in降至+9.7 V以下，器件則返回至低電流UVLO狀態(tài)。電路還提供短路故障保護。當出現(xiàn)短路故障時，第三繞組電壓降至+10 V以下，致使UVLO電路關(guān)閉供給外部MOSFET的柵極驅(qū)動信號。這會重新觸發(fā)一次軟啟動過程。

電路中還利用片上誤差放大器以及精度為1％的基準，用最少的外圍元件，實現(xiàn)了對LED電流的精密調(diào)節(jié)，對LED的寬范圍的亮度調(diào)整。

4 結(jié) 語

文章介紹MAXl6801的工作原理，并應(yīng)用到自動調(diào)節(jié)光LED驅(qū)動器電路中，該電路已用在5 W LED護眼燈中，使用效果表明，電路穩(wěn)定可靠、實用性強，具有廣泛的應(yīng)用前景，對于設(shè)計其他LED驅(qū)動電路也有很好的參考價值。