基于NCP5007的升压型LED驱动电路原理

图1 NCP5007引脚排列及其内部结构框图

　　NCP5007采用脉冲频率调制（ PFM ）模式操作，输入电压范围为2.7～5.5V， 输出电压最高达22V，可以驱动5相串联的白光LED。在NCP5007 的1脚（FB）或3脚（EN）上加一个PWM电压信号，都可以实现LED亮度调节。

　　图2为基于NCP5007 的升压型LED驱动电路的工作原理图，电感电流IL、IC内部MOSFET电流Ids和输出电流Io 的波形如图3所示。

图2 基于NCP5007的升压型LED驱动电路工作原理图

　　在时间t1段（见图3），NCP5007内部的 MOSFET 导通，电感电流从零开始上升，直到达到峰值IP（350mA ）．在此过程中，电感器储存能量。当NCP5007内部开关关断时，电感电流从峰值开始逐渐减小，电感器向负载释放能量。NCP5007 的固定关断时间toof(即图3的t2）为320ns，在关断时间结束时，电感电流降至谷点Iv。电感器的感生电动势为：

图3 工作电流波形

　　当然，从实用观点出发考虑，电感器的规格必须与电路中存在的峰值电流相适应，以免磁芯饱和。最理想的情况是铁氧体材料能够在1．0MHz的高频下工作，将该周期内产生的涡流损耗降低到最小程度。

　　工作频率可以从电参数推导。令，根据式（1）得：

　　因为典型时间值为320ns，toof近似于恒值，所以，对于给定的负载和电感值di也是定值。根据式（5），可得：

　　最后得到的王作频率f为：

　　NCP5007提供的输出功率限制在1W。图4所示为NCP5007输出的最大功率与电池电压的关系曲线。

图4 最大输出功率与电池电压的关系曲线

　　在图1所示的电路中，通过LED 的电流可由电阻R1设置，计算公式为：

　　采甲NCP5007并带滤波PWM调光功能的LED驱动电路如图5所示。

图5带滤波PWM调光功能的LED驱动电路

　　如图5所示，给NCP5O07 的引脚FB加上一个外部PWM信号，即可对LED进行弱光调控。利用FB引脚能提供内部高阻抗的特点，可以调节简单的RC网络确保弱光调控功能。可以采用两种工作模式：脉冲式模式，不带滤波电容器；均分模式，带滤波电容器。

　　虽然脉冲式工作模式可以提供良好的弱光调控功能，但是也会产生高的开关瞬变干扰，用控制环路难以滤除。

　　均分工作模式可以保证无噪声工作，因为变换器在连续工作9同时具有非常好的弱光调控功能。辅加电阻器和电容器都是廉价电子元件。

　　在图5所示的电路中，模拟环路会使流过电阻器R1的电流保持均衡状态，直到馈电压达到 200mV。由1只辅加电阻器甄将FB节点与地线隔离，以便可以给这个引脚加上一个外部电压。

　　R2／C3时阃常数在C3上产生电压，加在FB节点，而R2、 R3、R4、R1、C3产生放电时间常数。为了将FB节点上的干扰噪声降低到最小程度，这些电阻器（R1～R4）的阻值应当适中，好低于1.MΩ。因此，以采用15OkΩ 的 R2、10kΩ的 R3和 5.6kΩ的R4。此外，应当由用户确定控LED亮度的反馈延时，最好是10ms或更小。根据从C3／R2／R3节点的以加在LED上的电流为零需要的400mV补偿电压可以计算出时间常数。假设PWM信号来自曲一个3.0V电源供电的标准门电路，工作频率为5.0kHz，那么，完全可以用95％间隙的负载周期信号实现LED的弱光调控。