摘要：文章介紹了一種用FP7102芯片設計的小型探照燈，詳細介紹了硬件電路及性能測試數(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。
關鍵詞：FP7102；探照燈；LED
0 概述
FP7102芯片設計的小型探照燈，所有元器件安放在1×2．7cm的板子上，制作完成后整個燈可以塞進直徑為3cm的管子里，管子長度可以任意長。為了達到應用板小型化，在此設計中使用FP7102芯片作為LED的驅(qū)動芯片，電路可靠度高、元件使用精簡、整體高效能運作，在應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)動高功率LED元件，內(nèi)含2A P-Channel的Power MOS，低的漏極-源極導通電阻可提升系統(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)由外部電阻來設定電流值；在應用上還可以通過EN腳來做調(diào)光控(Dimming)，達到省電模式，IC本身有過電流與過溫保護功能。其特色包括：最大輸出負載：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％；過溫保護和過電流保護；輸入操作電壓范圍：3．6 to 25V；提供ON／OFF功能；標準SOP8封裝。
引腳描述如表1所示：
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1．2 C1電容的作用
Cl為濾波電容，將經(jīng)過整流后的脈動直流電源濾波為穩(wěn)定的直流電源。輸入電源是交流電源時，電容值選用須特別注意，電容太小影響濾波效果，若無法得到穩(wěn)定的直流電源，可能會造成紋波最低點電壓低于LED的導通電壓，使得LED不亮或是平均亮度下降，所以在選用電容值時必須考慮到LED瓦數(shù)與LED串并聯(lián)數(shù)目，簡單的說，LED瓦數(shù)越大，相對的電容值要越大。
1．3 二極管D1
當NMOS截止時，D1導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用來設定LED電流值之回授電阻，R3是預留用來分散流經(jīng)電阻的電流，增加電阻瓦數(shù)：LED瓦數(shù)不同電流值也會不一樣，設計時不可超過LED最大電流值，否則會導致LED壽命迅速縮短甚至燒毀，電流設定公式ILED=0．25V／(R2／／R3)。R1、C2是整個系統(tǒng)的補償回路，關系到系統(tǒng)的穩(wěn)定度。
1．5 電容C3、C4
C3、C4用來降低紋波電流，依據(jù)LED電流大小來調(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決定，鉭電容體積小、容值大，但是價格較高，適合用于LED電路上，若無空間考慮也可使用成本便宜的電解電容器，相對的體積比鉭電容大很多，元件選用可依設計者自行評估與考慮。
1．6 電感L1
電感L1有儲能與濾波的功用，感抗越大紋波越小，相對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
(1)大電流路徑需鋪銅，由AC IN到IC VCC Pin，再從SW Pin經(jīng)由蕭特基二極管D1、電感L1、LED+到回授電阻R2與R3。
(2)開關切換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，對于EMI有所改善。
(3)為了達到系統(tǒng)穩(wěn)定性，補償電阻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時特別注意散熱問題。
3 實物圖
4 電路效能
表2為輸入用直流電源，電壓范圍9～15V，從表中可以看出Iout幾乎不因輸入電壓不同而變動，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)
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圖5～圖8列出了在不同輸入電容值情況下，輸入紋波Vin：CHl與SW：CH2的變化情形，輸入電容值越大輸入電壓紋波越小，圖5中因為紋波太大，造成Vin最小值剛好等于LED導通電壓，這時候PWM全開，如果電容更小時LED導通電壓不足，造成LED會無法發(fā)亮，圖8中電容用330μF就能讓輸入電壓不會過低。(串聯(lián)3顆1W LED)
5 結(jié)束語
使用FP7102 LED Driver For MRl6 Lamp可達到應用板小型化、可靠度高、元件使用精簡與整體高效能運作，在應用上能夠有更大的彈性空間。因為電路板小，所以在PCB板布局上要特別注意，高功率的LED本身溫度也很高，在擺放上需注意避免熱源影響到其它元件；輸入輸出電容值，取決于LED電流大小，選用上需特別注意，會影響LED的運作效能。
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