一种高效1.5V/4.2V的LED驱动器电路

本文介绍了一种高效的 1.5 V 至 4.2 V LED 驱动器电路，可与标准锂离子电池一起使用，以增强照明、延长备用电池和延长电池寿命。

主要特点

低输入电压：1.5 V至4.2 V。

最多可驱动 16 个 LED。

LED 的恒定电流，意味着 LED 的使用寿命更长。

保证 LED 发出完美的白光，无论电池电压如何，白色都不会发生偏移。

电池备份时间长，电池寿命长。

LED 完全防止过压和过流情况。

PWM调光功能。

LED 可能会一直亮着，直到它从电池中吸取最后一滴能量。

使用 IC LT1932

IC LT®1932 是一款固定频率升压型 DC/DC 转换器，旨在用作一个恒定电流源。LT1932 非常适合于配置锂离子电池 LED 驱动器，其中
LED 亮度严格对应于流过它们的电流，而不是其引脚排列两端的电压。

该器件可通过 1V 至 10V 的电压范围接受来自多种不同源的输入。

LT1932 能够正确调节 LED 电流，而不管输入电压是否高于 LED 电压，从而大大简化了电池供电型设计。

只需调整一个外部电阻器，即可使用直流电压或脉宽调制 （PWM） 信号轻松修改 LED 电流，将其设置在 5mA 和 40mA 以内。

LT1932 IC 的绝对最大额定值

VIN = 1.5V 至 10V

SHDN，关断电压 = 10V

SW，开关电压 = 36V

LED 电压 = 36V

RSET 电压 = 1V

结温 = 125°C

工作温度范围 = -40°C 至 85°C

存储温度范围 = 65°C 至 150°C

引线温度（焊接，10 秒）= 300°C

引脚详细信息

SW（引脚 1）：开关端子。这对应于内部NPN电源开关的集电极。为了减少电磁干扰 （EMI），建议尽量减少连接到该引脚的金属走线的范围。

GND（引脚 2）：接地连接。将此引脚直接连接到本地接地层。

LED（引脚 3）：发光二极管端子。它用作内部 NPN LED 开关的集电极。将下部 LED 的阴极连接到此引脚。

RSET（引脚 4）：通过在该引脚和地之间引入一个电阻器来调节 LED 电流，从而控制流入 LED 端子的电流。该引脚还有助于 LED 调光。

SHDN（引脚 5）：关断输入。要激活 LT1932，请与该引脚建立连接，其电压超过 0.85V;要停用，请将其连接到电压tage 低于
0.25V。

VIN（引脚 6）：输入电源连接。通过在尽可能靠近器件的位置接地，增强该引脚的旁路。

基本操作

LT1932 采用一种恒定频率和电流模式控制策略来维持输出电流 （表示为 ILED）。参考下面的图 1 框图，可以最好地理解其操作。

在每个振荡器周期开始时，SR 锁存器被激活，从而启动电源开关 Q1 的操作。PWM 比较器 A2 同相输入端的信号与开关电流成正比。

然后，它与振荡器斜坡的一部分结合在一起。一旦该信号达到误差放大器A1输出建立的阈值，比较器A2将复位锁存器并停用电源开关。

通过这种方式，A1 建立正确的峰值电流水平，以确保 LED 电流的调节。

如果 A1 的输出上升，则向输出提供更多电流;相反，A1 输出的降低会导致提供的电流减少。A1 通过开关 Q2 监控 LED
电流，并将其与通过配置电阻 RSET 建立的电流基准进行比较。

RSET引脚上的电压保持在100mV，输出电流ILED控制在ISET的225倍水平。

将RSET引脚拉至100mV以上将导致A1输出降低，从而导致电源开关Q1和LED开关Q2停用。

锂离子LED驱动器应用

如前所述，LT®1932 是一款具有固定频率输出的升压型 DC/DC 转换器，专为产生一个恒定电流输出而设计。

由于该器件能够直接调节输出电流，因此非常适合驱动发光二极管 （LED）。

IC 确保 LED 照明取决于流过 LED 的恒定电流，而不是在其端子上承受的变化电压。

主要目标是使用锂离子电池创建高效的 LED 驱动器，确保延长电池寿命和长备份时间。

设置 LED 电流

LED电流可以使用连接到RSET引脚的单独电阻器进行配置，如上图1所示。

RSET引脚在内部进行控制，以保持100mV的电压，从而有效地将流出该引脚的电流（表示为ISET）设置为等于100mV除以电阻值（RSET）。

为了保持精确的调节，建议使用容差为 1% 或更高的电阻器。

下表提供了几个具有 1% 容差的典型 RSET 值的示例。

对于不同的 LED 电流要求，您可以采用以下公式来确定合适的电阻值。

RSET = 225 x （0.1V / ILED）

大多数白光LED通常工作在15mA至20mA的峰值电流范围内。

在更高功率的配置中，设计人员可以使用两组并联的 LED 来实现更高的亮度，从而产生 30mA 至 40mA 的电流（相当于两组，每组工作电流为
15mA 至 20mA）通过 LED。

典型应用电路

下图 2 显示了通过单个 3 V 或 4.32 V 锂离子电池驱动 8 个 LED 的基本应用电路。

注意：LED 为 20 mA，5 mm

开路保护

LT1932 可通过连接一个与 LED 并联的齐纳二极管来保护 LED 链可能被拔下或可能成为开路 （有关详细信息，请参见下面的图 3）。

当器件在没有任何 LED 的情况下打开时，LED 引脚不会向器件发送任何电流反馈。

因此，LT1932 以其最高占空比运行，从而产生一个可比输入电压高 10 至 15 倍的输出电压。

如果没有齐纳二极管，SW引脚可能会遇到大于36V的电压，从而超过其最大额定值。

为了获得适当的保护，请确保齐纳电压tage 额定值高于 LED 灯串的最大正向电压tage.

PWM亮度控制

PWM 亮度控制提供超过 20：1 的宽调光范围，通过控制信号交替脉冲 LED 打开和关闭来实现。

LED 以全电流或零电流工作，但平均电流根据 PWM 信号的占空比而变化，通常在 5kHz 至 40kHz 范围内。

当使用 LT1932 实现 PWM 调光时，有两种可用的方法 （请参阅下面的图 4）。

首先，SHDN引脚可以直接操作，占空比的增加会导致LED亮度增加。

使用这种方法，可以使用相同的控制信号调暗或完全关闭 LED。将信号设置为 0% 占空比可完全停用 LT1932，从而将整体静态电流减小至零。

或者，如果RSET引脚用于PWM调光，则可以使用以下公式确定RPWM的近似值，其中VMAX表示PWM信号的“高”值。

RPWM = RSET x （VMAX / 0.15V - 1）

PWM 亮度控制不仅提供宽广的调光范围，而且在整个调光范围内始终如一地保持极其真实的白光 LED 颜色。

白色 LED 的真实颜色会根据其工作电流而变化，并在一定的正向电流（通常在 15 到 20 毫安之间）实现绝对的白色色调。

当该值偏离（较高或较低）时，发射的光开始呈现蓝色调。这种变化经常导致彩色 LCD 显示器出现不利的、可观察到的蓝色调，这是不需要的。

如上图 4 所示，一旦使用 PWM 控制信号来驱动 LT1932 的 SHDN 引脚，LED 就会以 PWM 频率接通和关断。

由于这种开关，平均电流随占空比而变化，从而在满负荷运行和完全停止之间交替电流。

由于这种动态功能，LED 始终以精确的电流水平供电，以便在使用时产生最干净的白光。

图 5 说明了当 LT1932 与一个 5kHz PWM 调光控制信号结合使用时的 LED 电流行为。

PWM控制信号紧随其后的是LED电流波形，没有延迟，这导致LED亮度随着PWM占空比的变化而线性变化。

具有直流电压的 LED 亮度控制

在某些情况下，一种首选的调节亮度的方法包括采用可变直流电压来调节 LED 电流。

参考下图，当施加的直流控制电压升高时，它会感应出通过RADJ流入RSET的电流，从而减少流出RSET引脚的电流，从而降低LED电流。

RADJ值的选择应遵循以下准则，其中VMAX表示最高直流控制电压，ILED（MAX）表示RSET设置的电流，ILED（MIN）表示直流控制电压为VMAX时的最小ILED值。

RADJ = 225 x {VMAX - ［0.1 / ILED（MAX） - ILED（MIN）］}