探索 TPS923610/1/2：高效同步升壓 LED 驅(qū)動(dòng)器的卓越之選

在電子工程師的設(shè)計(jì)世界中，尋找一款性能卓越、功能豐富且能滿足多種應(yīng)用需求的 LED 驅(qū)動(dòng)器至關(guān)重要。今天，我們將深入探討德州儀器（TI）推出的 TPS923610/1/2 系列同步升壓 LED 驅(qū)動(dòng)器，揭開其神秘面紗，了解它如何在眾多應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮出色作用。

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產(chǎn)品概述

TPS923610/1/2 是一款集成了低側(cè)和高側(cè)開關(guān) FET 的同步升壓 LED 驅(qū)動(dòng)器，具有超低的 130nA 關(guān)斷電流。它能夠驅(qū)動(dòng)單串或并聯(lián) LED 串，適用于 LCD 背光照明和通用照明等領(lǐng)域。該系列產(chǎn)品具有 2.5V 至 5.5V 的輸入電壓范圍，集成了 280mΩ/600mΩ 的低側(cè)/高側(cè)開關(guān) FET，效率高達(dá) 95%，還支持高精度的 PWM 控制模擬調(diào)光，調(diào)光比低至 0.1%。

產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

電氣性能優(yōu)越

• 寬輸入電壓范圍：2.5V 至 5.5V 的輸入電壓范圍，使其能夠適應(yīng)多種電源環(huán)境，尤其適合單節(jié)鋰離子電池應(yīng)用，即使在電池接近完全放電時(shí)，也能支持 2.5V 的低輸入電壓，有效延長電池使用壽命。
• 高效開關(guān) FET：集成的 280mΩ 低側(cè)開關(guān) FET 和 600mΩ 高側(cè)開關(guān) FET，降低了導(dǎo)通損耗，提高了轉(zhuǎn)換效率，最高可達(dá) 95%。這不僅有助于減少功耗，還能降低散熱需求，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
• 超低關(guān)斷電流：僅 130nA 的超低關(guān)斷電流，大大降低了系統(tǒng)在待機(jī)狀態(tài)下的功耗，對(duì)于需要長時(shí)間待機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景，如智能手機(jī)、恒溫器等，具有顯著的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

調(diào)光功能強(qiáng)大

TPS923610/1/2 支持 PWM 控制模擬調(diào)光，調(diào)光比低至 0.1%。通過改變反饋（FB）電壓與 PWM 輸入信號(hào)占空比成正比，實(shí)現(xiàn)精確的亮度調(diào)節(jié)。這種調(diào)光方式不僅能夠提供平滑的調(diào)光效果，還能避免傳統(tǒng) PWM 調(diào)光中可能出現(xiàn)的閃爍和噪聲問題。

保護(hù)功能完善

• 過壓保護(hù)：當(dāng)輸出電壓超過絕對(duì)最大電壓額定值時(shí)，如 LED 串開路情況，過壓保護(hù)功能會(huì)立即禁用功率級(jí)，防止輸出電壓過高，保護(hù)電路安全。
• 過流保護(hù)：限制開關(guān)電流，防止因過流導(dǎo)致的器件損壞，確保系統(tǒng)在各種負(fù)載條件下穩(wěn)定運(yùn)行。
• 欠壓鎖定保護(hù)：當(dāng)輸入電壓低于欠壓鎖定閾值時(shí)，器件自動(dòng)關(guān)閉，避免在低電壓下工作可能導(dǎo)致的不穩(wěn)定或損壞。
• 熱關(guān)斷保護(hù)：當(dāng)器件結(jié)溫達(dá)到熱關(guān)斷閾值時(shí)，停止開關(guān)操作，直到結(jié)溫下降到安全范圍，防止因過熱損壞器件。

應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

TPS923610/1/2 的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，涵蓋了多個(gè)行業(yè)：

• LCD 背光照明：為 LCD 面板提供穩(wěn)定的背光驅(qū)動(dòng)，確保顯示效果清晰、均勻。
• 智能手機(jī)：滿足智能手機(jī)對(duì)低功耗、高效能 LED 驅(qū)動(dòng)的需求，延長電池續(xù)航時(shí)間。
• 恒溫器：在恒溫器的顯示和照明部分提供可靠的驅(qū)動(dòng)，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。
• HMI 面板：為 HMI 面板的 LED 指示燈和顯示屏提供精確的亮度控制。
• GPS 個(gè)人導(dǎo)航設(shè)備：在導(dǎo)航設(shè)備中提供穩(wěn)定的照明，方便用戶操作。
• 儀表盤攝像頭：為攝像頭提供合適的照明，提高拍攝質(zhì)量。
• 通用照明：適用于各種室內(nèi)外照明場(chǎng)景，如商業(yè)照明、家居照明等。
• IP 網(wǎng)絡(luò)攝像頭：為網(wǎng)絡(luò)攝像頭提供穩(wěn)定的照明，確保視頻質(zhì)量。
• 視頻門鈴：在視頻門鈴中提供清晰的照明，方便用戶識(shí)別訪客。
• 真空機(jī)器人：為真空機(jī)器人的指示燈和顯示屏提供驅(qū)動(dòng)，提高設(shè)備的智能化程度。

設(shè)計(jì)與應(yīng)用要點(diǎn)

典型應(yīng)用設(shè)計(jì)

以一個(gè)具體的設(shè)計(jì)示例來說明，假設(shè)輸入電壓范圍為 2.5V 至 5.5V，輸出為 6 個(gè) LED 串聯(lián)，共 3 串并聯(lián)，每串 LED 電流為 20mA。

• LED 電流設(shè)置電阻：根據(jù)公式 (R{SET}=frac{V{FB}}{I{OUT}}) 計(jì)算，其中 (V{FB}) 為 FB 引腳的調(diào)節(jié)電壓（通常為 200mV），(I{OUT}) 為總輸出電流。在這個(gè)例子中，總輸出電流為 (20mAtimes3 = 60mA)，則 (R{SET}=frac{200mV}{60mA}approx3.33Omega)。
• 電感選擇：電感的選擇對(duì)功率效率、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行、瞬態(tài)響應(yīng)和環(huán)路穩(wěn)定性都有重要影響。需要考慮電感值、直流電阻和飽和電流等參數(shù)。根據(jù)輸入電壓、輸出電壓和輸出電流條件，推薦使用 10μH 的電感，以確保在大多數(shù)負(fù)載范圍內(nèi)保持非負(fù)谷值電流，優(yōu)化效率。
• 輸出電容選擇：輸出電容主要用于滿足輸出紋波和環(huán)路穩(wěn)定性的要求。根據(jù)公式 (C{OUT}=frac{(V{OUT}-V{IN})times I{OUT}}{V{OUT}times F{S}times V{ripple}}) 計(jì)算，其中 (V{ripple}) 為峰 - 峰輸出紋波。由于陶瓷電容的 ESR 較低，推薦使用 1μF 至 4.7μF 的電容。
• 熱考慮：在正常工作條件下，需要考慮允許的 IC 結(jié)溫，以限制 TPS923610/1/2 的功耗。根據(jù)公式 (P{D}=frac{T{J}-T{A}}{R{theta JA}}) 計(jì)算允許的功耗，其中 (T{J}) 為推薦工作條件下的允許結(jié)溫，(T{A}) 為應(yīng)用的環(huán)境溫度，(R_{theta JA}) 為結(jié)到環(huán)境的熱阻。

布局注意事項(xiàng)

布局對(duì)于開關(guān)電源的性能至關(guān)重要，特別是對(duì)于高頻和大電流的應(yīng)用。以下是一些布局指南：

• 輸出電容：輸出電容 (C_{out}) 應(yīng)靠近 VOUT 引腳放置，其接地端應(yīng)靠近 GND 引腳，以減少輸出端的開關(guān)噪聲。
• FB 電阻：FB 電阻應(yīng)靠近 FB 引腳和 GND 引腳放置，有助于提高輸出電流的精度。
• SW 引腳：SW 引腳承載高電流且具有快速的上升和下降沿，因此與電感的連接應(yīng)盡可能短而寬，以減少寄生電感和電阻。
• 輸入電容：輸入電容 (C_{IN}) 應(yīng)靠近 VIN 引腳和 GND 引腳，以減少器件看到的輸入紋波。如果可能，選擇更高值的電容。
• 信號(hào)地和功率地：建議使用短走線將信號(hào)地與功率地分開，并在靠近 GND 引腳的單點(diǎn)連接。

總結(jié)

TPS923610/1/2 系列同步升壓 LED 驅(qū)動(dòng)器以其卓越的性能、豐富的功能和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，為電子工程師提供了一個(gè)理想的解決方案。無論是在低功耗應(yīng)用還是高亮度照明場(chǎng)景中，它都能展現(xiàn)出出色的表現(xiàn)。在設(shè)計(jì)過程中，合理選擇元件參數(shù)和優(yōu)化布局，能夠充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的 LED 驅(qū)動(dòng)。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似的 LED 驅(qū)動(dòng)問題？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。