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可调LED亮度的DC-DC转换器TPS61042

2017-08-06 05:26 摘要：TPS61042是美国德州仪器公司生产的DC-DC转换器。该器件同时可作为LED的驱动器，且其驱动输出电压可达27.5Ｖ。文中介绍了TPS61042的工作原理及典型应用设计方法。

１　特点

ＴＰＳ６１０４２是一种高频控制直流输出的ＬＥＤ驱动器。通过将其脉冲宽度调制（ＰＷＭ）信号加至控制端（ＣＴＲＬ）可以调节ＬＥＤ亮度。ＬＥＤ电流可以通过外部检测电阻设置。由于ＴＰＳ６１０４２内置Ｎ沟道 ５００ｍＡ ＭＯＳＦＥＴ，因而可有效地限制尖峰脉冲，其转换频率高达１ＭＨｚ。另外，芯片的ＣＴＲＬ脚控制信号还可以在停机状态下使ＬＥＤ与地断开，从而可有效避免漏电流损耗。

ＴＰＳ６１０４２可为ＬＥＤ背景灯提供驱动以应用于ＰＤＡ、掌上电脑、手持设备以及移动电话等设备中。其主要特性如下：

●可通过ＰＷＭ信号进行精确的亮度控制；

●内置５００ｍＡ、Ｎ沟道开关ＭＯＳＦＥＴ管；

●输入电压范围为１．８Ｖ～６．０Ｖ；

●最大静态电流为３８μＡ；

●转换效率可达８５％；

●采用ＱＦＮ小型封装。

２　ＴＰＳ６１０４２的极限值和管脚功能

ＴＰＳ６１０４２的极值电参数如下：

●电源电压（Ｖｉｎ对ＧＮＤ）：－０．３Ｖ～７Ｖ；

●ＳＷ、ＬＥＤ、ＯＶＰ端对地电压（ＶＳＷ、ＶＬＥＤ、ＶＯＶＰ）：小于３０Ｖ；

●ＶＲＳ、ＶＣＴＲＬ、ＶＦＢ：Ｖｉｎ±０．３Ｖ；

●ＴＡ小于２５℃时的持续耗散功率：３７０ｍＷ，而在ＴＡ大于２５℃时，下降速度为３．７ｍＷ／℃；

●工作温度范围：－４０～８５℃；

●结温：１５８℃；

●存储温度：－６５℃～１５０℃；

●焊接温度（１０秒）：２６０℃。

ＴＰＳ６１０４２的引脚排列如图１所示，各引脚功能如表１所列。

表1 TPS61042管脚名称及功能

管 脚名 称I/O

功 能

1LEDILED晶体开关管Q2输入端。连接LED到晶体开关管2RSOLED晶体开关Q2输出端。连接外部检测电阻3VINI电源输入端4FBILED电流反馈输入端。通过调整Rs电压（最252mV）来调整LED电流5CTRLI脉宽调制信号控制端。高电平有效，时LED开关管导通，输入100Hz～50kHz的PWM信号控制LED亮度6GND　地端7OVPI过压保护端。连接输出滤波电容8SWI晶体开关Q1输入端

３　ＴＰＳ６１０４２的工作原理

ＴＰＳ６１０４２的结构框图如图２所示。该器件的主要功能有ＤＣ－ＤＣ转换器、ＬＥＤ亮度控制以及过压保护和欠压锁定等。

３．１ ＤＣ－ＤＣ转换

ＴＰＳ６１０４２的电压转换采用脉冲频率调制（ＰＦＭ）方式。转换效率高达１ＭＨｚ。当检测电阻上的电压低于２５２ｍＶ时，主开关管Ｑ１接通，电流升高，当电流达到５００ｍＡ或接通时间超过６μｓ后，主开关管Ｑ１关断。外部肖特基二极管将电感能量传送到输出端。此后在保持至少４００ｎｓ的关断时间且反馈电压降到参考电压（２５２ｍＶ）以下时，主开关管重新接通。该芯片的ＰＦＭ电流控制开关频率和电感值、输入输出电压、ＬＥＤ电流等有关。

３．２ 亮度控制

应用频率范围为１００Ｈｚ～５０ｋＨｚ的ＰＷＭ信号会使ＬＥＤ电流随ＰＷＭ信号的有效周期产生脉动。ＰＷＭ信号有效周期可以从１％到１００％，当有效周期低于１％时，如果ＰＷＭ信号无效时间超过１０ｍｓ，转换器就会停机。另外，ＴＰＳ６１０４２的控制端还有使能功能。当ＣＴＲＬ置于高电平５００μｓ后，转换使能有效，而当ＣＴＲＬ置低３２ｍｓ后，转换禁止。该ＰＷＭ信号的时序如图３所示。