概要
フライバックLEDドライバは、アプリケーションの入力電圧が、必要な出力電圧よりも大きい場合、あるいは小さい場合に使用することができるため、多方面に使用されています。さらに、不連続なインダクタ電流モードで動作するようにフライバック回路を設計するときには、簡単な回路構成で、追加の制御ループを使用せずにLEDの電流を一定に保つことが可能です。このアプリケーションノートで説明する回路は、MAX16802の高集積PWM LEDドライバICをベースにして設計されています。
アプリケーション
- 入力電圧範囲：10.8V～24V
- 3.3Vの単一LEDに350mA (typ)を供給(他のLED構成については、設計手順にしたがってください)
- アノード端子-グランド間の最大開放電圧：29V (typ)
- スイッチング周波数：262kHz
- サイクルごとの電流制限
- オン/オフ制御入力
- 低周波PWM調光を実現可能
- C直列接続または並列接続による複数のLED構成に対応可能
特長
注意：LEDを+VLED、-VLED間に接続しない状態では通電しないでください。
| Designation | Qty. | Description |
| C1 | 1 | 1nF ±10%, 50V X7R ceramic capacitor (0603) TDK C1608X7R1H102K |
| C2 | 1 | 220pF ±10%, 50V X7R ceramic capacitor (0603) TDK C1608X7R1H221K |
| C3, C4, C7 | 3 | 0.1µF ±10%, 50V X7R ceramic capacitor (0603) TDK C1608X7R1H104 |
| C5 | 1 | 10µF ±10%, 25V X7R ceramic capacitor (1206) TDK |
| C6 | 1 | 10µF ±10%, 16V X7R ceramic capacitor (1206) TDK C3216X7R1C475K |
| C6 | 1 | 10µF ±10%, 16V X7R ceramic capacitor (1206) TDK C3216X7R1C475K |
| D1 | 1 | 40V, 1A Schottky diode (SMA) CMSH1-40M Central Semiconductor |
| L1 | 1 | 10µH inductor Coilcraft DO3308P-103 |
| Q1 | 1 | 40V, 0.045W MOSFET Vishay Si2328DS |
| R1, R3 | 2 | 499kΩ ±1% resistor (0603) |
| R2 | 1 | 22.1kΩ ±1% resistor (0603) |
| R4 | 1 | 73.2kΩ ±1% resistor (0603) |
| R5 | 1 | 100kΩ ±5% resistor (0603) |
| R6 | 1 | 150Ω ±1% resistor (0603) |
| R7 | 1 | 100Ω ±1% resistor (0603) |
| R8 | 1 | 10Ω ±5% resistor (0603) |
| R9, R10 | 2 | 1Ω ±1% resistor (0805) |
| R11 | 1 | 1Ω ±1% resistor (0805) |
| U1 | 1 | PWM IC Maxim: MAX16802AEUA (8-pin µMAX®) |
回路トポロジ
開ループで非絶縁型のフライバックLEDドライバは、汎用性に優れ、簡単に使用することができます。また、極めて魅力的な一連の利点を提供します。以下に利点のいくつかを挙げます。
- LEDの電流レギュレーションを行うのに特別な制御ループが不要
- 不連続なインダクタ電流の結果としてEMI放射が低減
- ダイオードの逆回復損失がない
- スイッチのターンオン損失が低減
- 回路と設計手順が簡単
- 入力電圧よりも大きな、または小さなLED電圧に対応可能
- 入力電圧の動作範囲が広い
- 調光PWM信号の適用が比較的容易
ただし、この容易性を得るためには、以下の犠牲を伴います。
- LEDの電流は、インダクタなどの部品の許容誤差と電流検出コンパレータの伝播遅延によって左右されます。
- 不連続なインダクタ電流の動作によって、このトポロジは低電力のアプリケーションに適したものになります。
設計手順
最重要なパラメータはLED電流です。高輝度LEDは数百mAで動作します。LEDの寿命のためには、この電流を一定に保つ必要があります。すなわち、電源は本質的に電流ドライバでなければなりません。これを実現するにはいくつかの方法があります。簡単で低コストな方法は、MAX16802などの専用の電流モードPWMコントローラICを使用するというものです。このデバイスの利点は、以下のとおりです。
- 高集積化―最少限の外付け部品
- 262kHzの高スイッチング周波数
- 超小型の8ピンµMAXパッケージ
- 小電流検出スレッショルドにより低損失
- 発振器の周波数が比較的正確なためLED電流の変動が低減
- 内蔵の電圧フィードバックアンプを使用して開放出力電圧を制限可能
所定のLEDパラメータは、以下のとおりです。
ステップ1：最小入力電圧で必要となる、最適な｢オン｣デューティサイクルの概算値を計算します。
ここで、Rbは、アプリケーション回路図のR11と同じ安定抵抗器であり、このアプリケーションでは1Ωに設定されています。VDは整流ダイオードD1の順方向ドロップです。
上式に既知の値を代入すると、次の値が得られます。
ステップ2：必要なピークインダクタ電流の概算値を計算します。
ここで、kfは非クリティカルな「誤差」であり、この例では1.1に設定されています。
上式に既知の値を代入すると、次の値が得られます。
ステップ3：必要なインダクタの概算値を計算し、この計算値より小さくて最も近い標準値を選択します。
ここで、Lはアプリケーション回路図のL1で、fは262kHzに等しいスイッチング周波数です。
上式に既知の値を代入すると、次の値が得られます。
上の値より低くて最も近い標準値は10µHです。
ステップ4： フライバックプロセスによって出力回路に伝達される電力は、以下のとおりです。
出力回路で消費される電力は、次のようになります。
ここでLは、選択した実際の標準インダクタ値です。
上式に既知の値を代入すると、次の値が得られます。
ステップ5：R9およびR10の並列結合からなる電流検出抵抗の値と、R6およびR7からなる電圧検出用分圧器の抵抗値(必要な場合)を計算します。
MAX16802の電流制限スレッショルドは291mVです。したがって、ステップ4で計算したインダクタピーク電流を生成するようにR9、R10、R6、R7の値を選択します。
以上で完了です。アプリケーション回路図には、12Vで350mAを生み出す値が示されています。寄生容量があるため、抵抗値(R7)を微調整して所望の電流を得ることが必要となる場合があります。ステップ6：部品R1とR2はオプションであり、+VLEDノードを29Vに調整するために使用しています。これは、出力端子が誤って開放状態になった場合に有効です。上記の部品によってもたらされる電圧のフ
ィードバックがなければ、出力端子電圧は、おそらく破壊レベルに達することでしょう。
部品C1とR5もオプションであり、電圧フィードバックループを安定化するために使用しています。このタイプのアプリケーションでは、これらの部品は省くことが可能です。
低周波PWM調光
LED光源の輝度レベルを制御する最良の方法は、LED電流を低周波PWMでパルス駆動する方法です。この方法では、電流定数の絶対値を保時しつつ、さまざまなデューティサイクルでLED電流をパルス駆動します。この方法では、デバイスから放射される光の波長は、調光範囲の全体にわたって変化しません。
PWM調光を実現するには、以下の回路を使用します。
性能曲線
プリント回路基板
µMAXは、Maxim Integratedの登録商標です。
{{modalTitle}}
{{modalDescription}}
{{dropdownTitle}}
- {{defaultSelectedText}} {{#each projectNames}}
- {{name}} {{/each}} {{#if newProjectText}}
-
{{newProjectText}}
{{/if}}
{{newProjectTitle}}
{{projectNameErrorText}}
最新メディア 20
