可調(diào)LED亮度的DC-DC轉(zhuǎn)換器TPS61042

ＴＰＳ６１０４２的結(jié)構(gòu)框圖如圖２所示。該器件的主要功能有ＤＣ－ＤＣ轉(zhuǎn)換器、ＬＥＤ亮度控制以及過壓保護和欠壓鎖定等。

３．１ ＤＣ－ＤＣ轉(zhuǎn)換

ＴＰＳ６１０４２的電壓轉(zhuǎn)換采用脈沖頻率調(diào)制（ＰＦＭ）方式。轉(zhuǎn)換效率高達１ＭＨｚ。當檢測電阻上的電壓低于２５２ｍＶ時，主開關(guān)管Ｑ１接通，電流升高，當電流達到５００ｍＡ或接通時間超過６μｓ后，主開關(guān)管Ｑ１關(guān)斷。外部肖特基二極管將電感能量傳送到輸出端。此后在保持至少４００ｎｓ的關(guān)斷時間且反饋電壓降到參考電壓（２５２ｍＶ）以下時，主開關(guān)管重新接通。該芯片的ＰＦＭ電流控制開關(guān)頻率和電感值、輸入輸出電壓、ＬＥＤ電流等有關(guān)。

    ３．２ 亮度控制

應用頻率范圍為１００Ｈｚ～５０ｋＨｚ的ＰＷＭ信號會使ＬＥＤ電流隨ＰＷＭ信號的有效周期產(chǎn)生脈動。ＰＷＭ信號有效周期可以從１％到１００％，當有效周期低于１％時，如果ＰＷＭ信號無效時間超過１０ｍｓ，轉(zhuǎn)換器就會停機。另外，ＴＰＳ６１０４２的控制端還有使能功能。當ＣＴＲＬ置于高電平５００μｓ后，轉(zhuǎn)換使能有效，而當ＣＴＲＬ置低３２ｍｓ后，轉(zhuǎn)換禁止。該ＰＷＭ信號的時序如圖３所示。

３．３ 過壓保護和欠壓鎖定

為防止輸出電壓高于Ｑ１的３０Ｖ極限電壓值，該芯片內(nèi)部設計了過壓保護電路。當輸出電壓超過３０Ｖ時，Ｑ１關(guān)斷。而當輸入電壓低于１．５Ｖ時，轉(zhuǎn)換器關(guān)閉，此時Ｑ１和ＬＥＤ開關(guān)管Ｑ２呈高阻態(tài)。

４　應用電路設計

４．１ 極限電流值設置

圖４所示是ＴＰＳ６１０４２的典型應用電路，圖中，當電感上的電流達到５００ｍＡ之前，內(nèi)部開關(guān)管保持接通。實際上，在電流達到５００ｍＡ極限時，在持續(xù)的１００ｎｓ內(nèi)，電流可能會略微超過５００ｍＡ。具體極限電流如下：

ＩＰ＝Ｉ（ＬＩＭ）＋ＶＩ／Ｌ×１００ｎｓ

即ＩＰ＝５００ｍＡ＋ＶＩ ／Ｌ×１００ｎｓ

由此可見，輸入電壓越高，電感值越低，極限電流越大。

    ４．２ 電感的選取

在圖４電路中，Ｌ１的典型電感值為４．７μＨ。其電感值越小，轉(zhuǎn)換頻率也越高，但轉(zhuǎn)換效率較低，而且峰值電流較大。增大電感值可以限制輸出電流，但啟動時間較長。電感的直流電阻也可能影響轉(zhuǎn)換效率。直流電阻越低，轉(zhuǎn)換效率越高。因此，在選電感值時，要充分考慮實際應用的各種條件。

４．３ 二極管的選擇

由于ＴＰＳ６１０４２的開關(guān)頻率很高，因此二極管要選用快速整流管。推薦使用肖特基二極管，如ＭＢＲ０５２０、ＭＢＲ０５３０、Ｔｏｓｈｉｂａ ＣＲＳ０２、Ｚｅｔｅｘ ＺＨＣＳ４００等。

４．４ 電容的選擇

輸入電容可以選用低ＥＳＲ的電容，典型容量值為４．７μＦ。為達到更好的輸入濾波，電容量也可適當增加。

輸出電容一般選用鉭電解電容。輸出電容影響著電壓輸出紋波和轉(zhuǎn)換器的線性調(diào)節(jié)性能。當輸出電容大于１μＦ時，線性調(diào)節(jié)性能可達到１％／Ｖ。

    ４．５ ＬＥＤ電流的設置

通過對檢測電阻Ｒｓ的設置可調(diào)整ＬＥＤ電流。如果Ｒｓ的電壓為參考電壓２５２ｍＶ，則ＬＥＤ的電流為：

ＩＬＥＤ＝ＶＦＢ／ＲＳ＝０．２５２Ｖ／ＲＳ

５　其它注意事項

ＴＰＳ６１０４２是高轉(zhuǎn)換頻率高極限電流的ＤＣ－ＤＣ控制器，在ＰＣＢ制板中輸入電容要盡量靠近開關(guān)腳（ＳＷ），以降低噪聲對其它電路的耦合。而反饋電路由于阻抗較高，應遠離電感。轉(zhuǎn)換器采用ＱＦＮ小型封裝，要采用散熱焊盤和寬走線方式來增強散熱效能。