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ISL97636A 6通道LED驱动器

时间:2020-3-25, 来源:互联网, 文章类别:元器件知识库

ISL97636A是一个集成电源LED驱动程序控制液晶背光6路LED电流应用。ISL97636A通常能够驾驶54(6x9)件3.5V/30mA或60(6x10)件3.2V/20mA LED。ISL97636A包含6个通道典型电流的压控电流源匹配度为±1%,以补偿不均匀性LED堆叠中正向电压变化的影响。到在典型的多字符串操作,ISL97636A具有动态监控最高LED前进的净空控制电压串及其反馈信号输出监管。LED亮度可以通过应用脉宽调制信号从直流到音频无噪声20kHz。ISL97636A具有广泛的保护功能包括串开路和短路检测,OVP,OTP,热关机和可选输入过电流主故障断路开关保护。提供24 Ld 4MX4MM QFN,ISL97636A工作温度为-40°C至+85°C,输入电压范围为6V至24V,用于高LED计数应用。

特征

6个通道

6V至24V输入

最大输出34.5V

最大驱动54(每个3.5V/30mA)或60(3.2V/20mA每个)LED

电流匹配±1%典型值

动态净空控制

高达20kHz调光的脉冲宽度调制信号

保护-串开路检测-具有可选阈值的串短路检测-过温保护-过电压保护-带断开开关的可选输入过电流保护

1.2兆赫开关频率

24 Ld 4mmx4mm QFN封装

无铅(符合RoHS)

应用

笔记本显示器LED背光

液晶显示器LED背光

汽车显示器LED背光

汽车或交通照明

绝对最大额定值(TA=+25°C)热信息

车辆识别号,故障。-0.3伏至24伏

直流电,压缩机,RSET,EN/PWM。-0.3伏至6.5伏

OVP,IIN0-IIN5。-0.3伏至28伏

LX。-0.3伏至36伏

前列腺炎。-0.3V至+0.3V

以上电压额定值均与接地引脚有关

操作条件

温度范围。-40°C至+85°C

热阻(典型,注1、2)θJA(℃/W)θJC(℃/W)

24 Ld QFN。39 2个

热特性(典型,注3)PSIJT(摄氏度/瓦)

24码QFN。约0.7

最大连续结温。+125摄氏度

储存温度。-65°C至+150°C

无铅回流曲线。

重要提示:保证所有具有最小/最大规格的参数。典型值仅供参考。除非另有说明,否则所有试验在规定温度下进行脉冲试验,因此:TJ=TC=TA

注意:不要长时间以或接近所列的最大额定值运行。暴露在这些条件下可能会对产品的可靠性和导致不在保修范围内的故障。

笔记:

1.θJA是在自由空气中测量的,该部件安装在具有“直接连接”特性的高效热导率测试板上。

2.对于θJC,“外壳温度”位置是在理想外壳温度下假设的包装底部外露金属垫的中心。

3.PSIJT是顶部热阻的连接点。如果可以测量封装的最高温度,在该额定值下,则模具连接温度可以比θJC和θJC热阻额定值更准确地估计。

4.通过表征确定的限值,不进行生产测试。

电气规范下列所有规范均在TA=-40°C至+85°C下进行测试;车辆识别号=12V,EN=5V,RSET=36.6kΩ;参数除非另有规定,否则在+25°C下对最小和/或最大限值进行100%试验。温度限制通过表征确定,未经生产测试

操作理论

PWM升压变换器电流模式的PWM boost转换器产生使用最高正向电压降运行在编程当前。ISL97636A采用当前模式控制具有快速电流检测回路和慢电压反馈回路。这样的架构实现了对笔记本电脑至关重要的快速瞬态响应背光应用,电源可以是电池耗尽或立即更换为AC/DC适配器没有明显的视觉干扰。号码可由ISL97636A驱动的LED数量取决于应用程序中选择的LED类型。ISL97636A是可放大至34.5V,通常可驱动9个LED为6个通道中的每个通道串联,总共启用54个3.5V/30mA型LED的片。启用和PWMIEN/PWMI引脚有两个用途;它用作使能信号,可用于变暗。如果向该引脚施加了一个脉冲宽度调制信号,则最小40微秒将用作启用信号。如果没有信号超过28ms,设备将进入关机状态。EN/PWMI引脚不能浮动,因此10kΩ下拉可能需要添加电阻器。电流匹配与电流精度LED电流的每个通道都由电流调节源电路,如图17所示。通过转换RSET电流来设置LED峰值电流输出的比例因子为733/RSET。源头电流源mosfet的终端设计为100毫伏以减少功率损耗。错误的来源通道到通道的电流匹配来自运算放大器的偏移、内部布局和参考以及参数为电流匹配和绝对当前精度。绝对精度也被确定通过外部RSET,因此1%的公差电阻应该使用。

动态净空控制

ISL97636A具有专有的动态净空检测最高正向电压串的控制电路或者是任何IIN引脚的最低电压。当最低的IIN电压低于短路时阈值,VSC,该电压将用作反馈增压调节器信号。这种增强使输出正确的水平,使最低的IIN引脚在目标位置净空电压。因为所有的发光二极管都连接到相同的输出电压,其他的IIN引脚将有更高的电压,但是每个通道将确保每个通道具有相同的电流。输出电压将按周期调节始终参考建筑。调光控制ISL97636A允许两种方式控制LED电流,因此,亮度。他们是:

1.直流电流调整

2.步骤1中定义的LED电流的脉冲宽度调制斩波。最大直流电流设置初始亮度应通过选择RSET的适当值。应该选择这个来修复最大可能LED电流:

直流电流调整RSET可以是一个DCP(数字控制电位计),用于直流电流调整,但最小电阻不应小于21kΩ,最大35mA例如,如果所需的最大LED电流(ILED(max))为20毫安,重新排列方程式1得出方程式3:

PWM电流控制

每个通道的平均LED电流可由如等式3所示的外部PWMI信号:

脉宽调制调光频率可以是,例如,20kHz,但有一个最低的上下班时间要求调光范围在10%到99.5%之间。如果调光频率低于5kHz,光范围可以为1%至99.5%。脉宽调制调光关闭时间不能超过28毫秒或否则驱动程序将进入关闭状态。5V低压差调节器一个5.2V的LDO稳压器出现在VDC引脚上芯片所需的低压电源内部控制电路。因为VDC是一个LDO引脚对于监管。对于输入电压≤5.5V的应用VIN和VDC引脚可以连接在一起。VDC引脚可作为一个粗略的参考,几乎没有mA来源能力。涌流控制及软起动ISL97636A单独内置独立涌流控制和软启动功能。涌流控制功能是围绕短路保护场效应管而建可用于包括此设备的应用程序。启动时,由于故障引脚的下拉电流输出为30微安。这个放电故障场效应晶体管的栅源电容,转动以一种可控的方式在场效应管上。当这种情况发生时输出电容器通过弱转向缓慢充电在FET完全增强之前。这将导致低涌流。这个电流可以进一步降低在栅极上增加一个电容器(在1nF到5nF范围内)场效应晶体管的源极。

一旦芯片检测到故障保护FET被转动硬地说,假设涌流是完全的。在这一点上,增压调节器将开始切换,并且感应器将上升。增压电源开关中的电流在任何循环中都会被监视和终止切换电流超过电流限制的地方。97636a岛包括一个软启动功能,该电流限制从低值(375mA)。这将上升到最终的3A电流再分七步限制375mA。这些步骤将总时间超过1毫秒,这样在1毫秒后将达到限制。这使得输出电容器在低电流限制下充电至所需值,以及为只有低输入电流的系统防止高输入电流中等输出电流要求。对于没有主故障保护FET的系统,浪涌当车辆识别号被应用时,电流将流向COUT由车辆识别号的爬坡率和COUT值确定和L。故障保护与监测ISL97636A具有广泛的保护功能覆盖所有可感知的故障条件。故障模式一个LED可以是开路或短路。这个开路LED的行为还可以采取无限电阻的形式,或者对于某些LED来说,是齐纳二极管,与现在打开LED。对于基本LED(没有内置齐纳二极管),一个LED的开路故障只会导致一个LED通道,不影响其他通道。类似地,通道上的短路情况会导致关闭该频道不会影响其他频道除非发生类似的故障。由于增压响应滞后于输出,某些瞬态事件(如LED电流步进或LED占空比的重大阶跃变化看起来像LED故障模式。ISL97636A使用反馈从发光二极管判断它何时稳定工作在这些瞬变过程中区域和防止明显故障允许任何LED堆栈发生故障的事件。见更多细节见表1。

导致输入电流超过设备的电气限制将导致所有输出通道。短路保护(SCP)短路检测电路监视接通的电压每个通道和禁用故障通道在8V以上检测到(所采取的措施见表1)开路保护(OCP)当其中一个发光二极管开路时,它可以工作无论是无限阻力还是逐渐增加的有限阻力抵抗。ISL97636A监控每个使任何字符串至少达到预期输出电流被视为“良好”。如果当前值随后低于目标值的50%通道将被视为“开路”。此外,如果ISL97636A的增压输出达到OVP限值或应低于超温阈值到达,所有不“好”的频道将立即视为“开路”。“打开”的检测电路“通道将导致在禁用受影响的频道。当设备高于试图防止上超温跳闸点。

一些用户使用一些特殊类型的LED与ESD用LED并联的齐纳二极管结构增强和启用开路操作。什么时候?这种类型的LED是开路的,其效果就像LED正向电压增加,但没有照明。任何受影响的字符串不会被禁用,除非失败导致达到boost OVP限制,允许字符串保持功能。在这种情况下要小心boost OVP limit和SCP limit设置正确,以便确保一个字符串上的多个失败不导致所有其他好的频道出现故障。这是到期日使故障通道的正向电压升高所有其他频道看起来都像是LED短片。见有关故障条件响应的详细信息,请参见表1。过电压保护(OVP)集成的OVP电路监控输出电压和使电压保持在安全水平。设置了OVP阈值作为:

这些电阻应该很大,以尽量减少功率损失。例如,1MΩRUPPER和39kΩRLOWER设置OVP到32.2V。大的OVP电阻也允许COUT放电在脉冲宽度调制关闭时间内缓慢。欠压闭锁如果输入电压低于2.45V的UVLO电平,则设备将停止切换并重置。操作将重新启动当电压回到工作范围时。输入过电流保护在正常开关操作期间,通过内部升压功率场效应管被监测。如果电流超过电流限制,内部开关将被转动关了。这种监视是在自我保护的方式。此外,ISL97636A监控LX的电压和OVP管脚。在启动时,固定电流从将LX引脚插入输出电容器。设备不会除非LX处的电压超过1.2V,否则启动。此外,如果LX处的电压在功率场效应管未被切换的任何后续阶段打开时,它将立即禁用输入保护FET。这个OVP pin也受到监控,如果它上升到随后降至目标OVP水平的20%以下输入保护FET也将关闭。过热保护(OTP)ISL97636A包括两个超温阈值。这个下限设定为+130°C。当该阈值为到达,任何在某一水平输出电流的通道明显低于调控目标将被视为“开盘”“电路”并在超时后禁用。这次暂停当周期高于较低值时,周期也减少到800微秒门槛。降低门槛的目的是为了通道在引起足够的功率损耗(由于其他通道它们之间的电压)达到最高温度阈值。上限设定为+150°C。每次达到时,升压将停止开关和输出电流电源将被关闭。一旦设备冷却到大约+100°C,设备将用直流电重新启动LED电流水平降低到初始设置的77%。如果耗散问题依然存在,随后达到极限将导致相同的行为,电流减少逐步达到53%,最后达到30%。除非通过EN禁用pin,设备始终处于活动状态。有关广泛的故障保护情况,请参阅如图18和表1所示。

组件选择

根据电感电压二次平衡原理,开关稳压器中电感电流的变化接通时间等于开关调节器关闭时间。因为感应器为:

式中,D是由接通定义的开关占空比切换期间的时间。VD是肖特基二极管正向近似时可以忽略的电压。重新排列术语而不考虑VD增压比和占空比分别为:

nput电容器

开关稳压器要求输入电容器输出峰值充电电流和降低输入阻抗供应。这减少了调节器和输入供给,提高系统稳定性。高开关环路的频率导致几乎所有的纹波电流流动在输入电容器中,必须相应地进行额定。内部串联电阻低的电容器选择最小化加热效果和改善系统效率,如X5R或X7R陶瓷电容器提供较小的尺寸和较低的温度和电压值与其他陶瓷电容器相比的系数。在升压模式下,输入电流持续流入电感,其交流纹波分量与电感器仅充电率和较小值输入可使用电容器。建议输入使用至少10μF的电容器。确保额定电压的输入电容器适合处理全电源范围。

感应器

电感器的选择应基于其最大电流(ISAT)特性、功耗(DCR)、电磁干扰敏感性(屏蔽与非屏蔽)和尺寸。电感类型和电感值影响许多关键参数,包括纹波电流、电流限制、效率、瞬态性能和稳定性。其最大电流能力必须足以处理最坏情况下的峰值电流。如果感应器选择的磁芯额定电流太低,在磁芯会导致有效电感值下降,导致峰均电流增大,效率低核心过热。串联电阻,DCR,感应器内部会导致传导损耗和热量消散。屏蔽电感通常更适合易受电磁干扰影响的应用,如LED背光。峰值电流可以从在关闭期间,电感器上的电压可以是显示为:

选择85%只是效率的平均值近似值。第一项是平均电流,即与输入电压成反比。第二学期电感电流变化与L成反比和飞秒。因此,对于给定的开关频率和系统工作的最小输入电压,电感必须仔细选择ISAT。在给定的电感尺寸下,通常电感越大,级数越高由于线圈的额外绕组而产生的电阻。因此电感越高,峰值电流能力越低。可能还必须考虑ISL97636A电流限制帐户。输出电容器输出电容器起到平滑输出电压和在电源开关。输出纹波电压包括场效应管导通过程中ILPEAK输出电容的放电以及通过ESR的电压降输出电容器。纹波电压可以表示为:

方程8中的电荷守恒原理提出了一个事实,在增压开关关闭期间输出电容器充电电感纹波电流在boost拓扑中减去相对较小的输出电流。作为因此,用户需要选择一个输出电容器低静电放电和足够的输入纹波电流能力。输出纹波通过增加CO或fS或使用ESR电容器。一般来说,陶瓷电容器是最好的中小型液晶显示器输出电容器的选择背光应用由于其成本、形状因子和低血沉。更大的输出电容器也会减轻驱动器的响应由于样品较长,在脉宽调制调光关闭期间并保持输出下垂的效果。司机没有需要在下一个尽可能短的时间内加大力度瞬态电流。输出电容也需要补偿,通常为2x4.7μF/50V陶瓷电容器适用于笔记本电脑背光显示应用。肖特基二极管需要一个高速整流二极管来防止过大的电压超调,特别是在升压时配置。正向电压低,反向漏电电流将使损耗最小化,使得肖特基二极管首选。尽管肖特基二极管只打开在升压开关关闭期间,它具有相同的峰值作为电感的电流,因此,一个合适的电流必须使用额定肖特基二极管。应用大电流应用ISL97636A的每个通道最多可支持35mA。对于需要更高电流、多通道的应用可分组以达到所需的电流。为了例如,最后一个LED的阴极可以连接到IIN0到IIN2;此配置可以视为单个具有105mA电流驱动能力的管柱

补偿

ISL97636A在系统中有两个主要元素:电流模式升压调节器及运算放大器多通道电流源。ISL97636A包含在其反馈路径中允许用户对瞬态的某些调整应对和更好的监管。ISL97636A使用当前模式控制架构,具有快速电流感环路和慢电压反馈环路。急流反馈回路不需要任何补偿。慢的为了稳定运行,必须对电压回路进行补偿。这个补偿网络为Rc、Cc1系列网络COMP pin对地和可选的Cc2电容器连接到COMP管脚。Rc设置高频快速瞬态响应的积分器增益和Cc1集积分器为零,以保证环路的稳定性。对大多数人来说应用,Rc在200Ω到3kΩ之间,Cc1在27nF到37nF的范围。根据印刷电路板的布局,可能需要在100nF范围内的Cc2来创建一个极消除输出电容ESR对稳定性的零影响。ISL97636A评估板配置有500Ω,Cc1为33nF,Cc2为0,达到稳定。在在实际应用中,可能需要调整这些值从经验上讲,但推荐值通常是好的起点。


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