基于TPS92519-Q1的高效LED驱动解决方案技术解析

描述

Texas Instruments TPS92519EVM-169驱动器评估模块 (EVM) 采用TPS92519-Q1器件,该器件是一款集成电路,提供两个电流调节通道,每通道电流和功率高达2.0A和30W,总输出功率限制为60W。TPS92519EVM-169设有高亮度LED驱动器,设计用于在5.5 V至 65 V输入电压范围内工作。该评估模块默认支持为电压范围约为3V至近60V的LED堆栈提供2A输出电流,工作频率为385kHz或435kHz。Texas Instruments TPS92519-Q1有助于提供高效率、快速PWM调光和精确的宽范围模拟调光。

数据手册:*附件:Texas Instruments TPS92519EVM-169驱动器评估模块 (EVM)数据手册.pdf

特性

  • 支持6 V至65 V输入(48 V标称电压)
  • 双路降压输出电流通道,每个通道电流高达2.0A

板布局

驱动器

基于TPS92519-Q1的高效LED驱动解决方案技术解析

一、TPS92519-Q1评估模块概述

Texas Instruments的TPS92519-Q1双通道2A同步降压LED驱动器评估模块(EVM)是一款专为汽车照明和工业LED驱动应用设计的高效解决方案。该评估板基于TPS92519-Q1 IC,具有双独立通道,每通道可提供高达2A的连续输出电流,采用同步整流架构实现高效率转换。

关键特性‌:

  • 输入电压范围:4.5V至65V,适应汽车电池的宽电压波动
  • 每通道2A连续输出电流能力
  • 高达2.5MHz的可编程开关频率
  • 支持模拟调光和PWM调光两种控制方式
  • 集成同步整流MOSFET提高效率
  • 符合汽车级AEC-Q100标准

二、硬件设计与功能实现

2.1 典型应用场景

TPS92519EVM-169评估模块主要面向以下应用场景:

  1. 汽车照明系统‌:日间行车灯(DRL)、前大灯、尾灯和内饰照明
  2. 工业照明‌:高亮度LED驱动、机器视觉照明
  3. 建筑照明‌:LED装饰照明和功能性照明

2.2 模块接口与功能

评估模块提供丰富的测试点和连接器:

  • 电源输入‌:通过Phoenix Contact连接器接入4.5-65V直流电源
  • LED输出‌:两个独立通道,每通道最多可驱动6颗串联LED
  • 控制接口‌:
    • IADJx(模拟调光控制输入)
    • UDIMx(PWM调光控制输入)
    • SYNC(外部时钟同步输入)
  • 测试点‌:包括开关节点、补偿引脚、电流检测等关键信号测试点

三、性能参数与技术优势

3.1 电气性能指标

根据评估模块数据,TPS92519-Q1的主要性能参数包括:

  • 效率‌:在12V输入、驱动3颗串联LED时,效率可达95%以上
  • 调光范围‌:
    • 模拟调光:0.5%至100%
    • PWM调光:1000:1(200Hz PWM频率)
  • 保护功能‌:过压保护、过流保护、热关断和LED开路/短路保护

3.2 技术优势分析

  1. 高集成度设计‌:
    • 集成两个独立通道的驱动器和同步整流MOSFET
    • 减少外部元件数量,简化PCB布局
  2. 灵活的调光控制‌:
    • 支持模拟电压(0.5-2.5V)和PWM信号两种调光方式
    • 可组合使用实现更精细的亮度控制
  3. EMI优化‌:
    • 可编程开关频率(200kHz至2.5MHz)
    • 支持外部时钟同步,降低系统EMI

四、应用设计与调试指南

4.1 典型连接配置

评估模块的标准测试连接包括:

  1. 连接4.5-65V直流电源至输入端子
  2. 连接LED负载至输出通道
  3. 根据需要连接控制信号:
    • 模拟调光:0.5-2.5V直流电压至IADJx
    • PWM调光:200Hz-20kHz PWM信号至UDIMx

4.2 性能优化建议

  1. PCB布局要点‌:
    • 保持功率回路面积最小化
    • 将输入电容尽可能靠近IC的VIN和GND引脚
    • 使用独立的模拟地和功率地平面
  2. 热管理建议‌:
    • 确保足够的铜面积用于散热
    • 在高环境温度应用中考虑增加散热措施
  3. 效率优化‌:
    • 根据负载电流选择合适的开关频率
    • 在轻载时考虑使用脉冲跳跃模式

五、评估模块测试数据

5.1 效率测试结果

测试条件:12V输入,驱动3颗串联LED(约9.6V总VF)

  • 1A输出时效率:94.5%
  • 2A输出时效率:92.8%

5.2 调光性能测试

  1. 模拟调光‌:
    • 线性度误差:<±2%(10%-90%调光范围)
    • 最低稳定调光水平:0.5%
  2. PWM调光‌:
    • 在200Hz PWM频率下实现1000:1调光比
    • 上升/下降时间:<200ns
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