LT1937：高效驅動白光LED的升壓轉換器

在電子設備中，白光LED的應用越來越廣泛，如手機、PDA、數碼相機等。而如何高效、穩定地驅動白光LED成為了工程師們關注的重點。今天，我們就來詳細探討一下Linear Technology公司的LT1937升壓轉換器，它在驅動白光LED方面表現出色。

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產品特性

高效與匹配

LT1937具有固有的匹配LED電流特性，典型效率高達84%。從電源驅動能力來看，它能在3.2V電源下驅動多達四個LED，在5V電源下驅動多達六個LED。這使得它在不同電源環境下都能靈活應用，滿足多種設備的需求。

高頻與小元件

其開關頻率高達1.2MHz，這一特性允許使用微小的外部元件。比如可以使用僅1mm高的電感器，輸出電容也只需0.22μF。這樣不僅節省了電路板空間，還降低了成本。

低輪廓封裝

它采用了低輪廓的SC70和ThinSOT?封裝，適合對空間要求較高的應用場景。

應用領域

LT1937的應用非常廣泛，涵蓋了眾多常見的電子設備，如手機、PDA、手持電腦、數碼相機、MP3播放器和GPS接收器等。這些設備通常對體積和功耗有較高要求，而LT1937的特性正好滿足了這些需求。

工作原理

控制方案

LT1937采用恒定頻率、電流模式控制方案，能提供出色的線路和負載調節能力。通過參考其框圖，我們可以更好地理解其工作原理。在每個振蕩器周期開始時，SR鎖存器置位，功率開關Q1導通。與開關電流成比例的電壓加到穩定斜坡上，所得總和輸入到PWM比較器A2的正端。當該電壓超過A2負端的電平，SR鎖存器復位，功率開關關閉。A2負端的電平由誤差放大器A1設置，它是反饋電壓與95mV參考電壓差值的放大版本。誤差放大器通過這種方式設置正確的峰值電流水平，以保持輸出穩定。

輸出調節

如果誤差放大器的輸出增加，會有更多電流輸送到輸出；反之，則輸送的電流減少。這種調節機制確保了輸出電流的穩定，從而保證了LED亮度的一致性。

關鍵參數與電氣特性

絕對最大額定值

輸入電壓（VIN）最大為10V，SW電壓最大為36V，SHDN電壓最大為10V，FB電壓最大為10V。工作溫度范圍為 -40°C至85°C，存儲溫度范圍為 -65°C至150°C，最大結溫為125°C，焊接時引腳溫度（10秒）為300°C。這些參數限制了器件的使用環境，工程師在設計時必須嚴格遵守，以確保器件的可靠性。

電氣特性

在TA = 25°C、VIN = 3V、VSHDN = 3V的條件下，最小工作電壓為2.5V，最大工作電壓為10V，反饋電壓典型值為95mV，開關頻率典型值為1.2MHz等。這些參數是設計電路時的重要依據，不同的應用場景可能需要根據這些參數進行合理的調整。

元件選擇

電感器

對于大多數LT1937應用，推薦使用22μH的電感器。電感器應在1.2MHz下具有低磁芯損耗和低DCR（銅線電阻）。文中列舉了不同廠家的電感器，如Murata的LQH3C - 220、Panasonic的ELJPC220KF等，并給出了它們的DCR、電流額定值等參數。不同的電感器對效率有影響，工程師可以根據具體需求進行選擇。

電容器

陶瓷電容器因其體積小，非常適合LT1937應用。推薦使用X5R和X7R類型，它們在更寬的電壓和溫度范圍內能保持電容值穩定。一般來說，1μF的輸入電容和0.22μF的輸出電容對于大多數應用已足夠。文中還提供了推薦的陶瓷電容器制造商，如Taiyo Yuden、AVX等。

二極管

肖特基二極管是LT1937應用的理想選擇，因為它們具有低正向壓降和快速反向恢復特性。在選擇二極管時，需要考慮正向壓降和二極管電容。對于大多數應用，額定電流為100mA至200mA的肖特基二極管就足夠了。文中推薦了一些二極管，如Central Semiconductor的CMDSH - 3、CMDSH2 - 3等。

保護與控制功能

開路保護

在輸出開路的情況下，當LED從電路中斷開或LED故障時，反饋電壓將為零，LT1937會以高占空比開關，導致輸出電壓升高，可能使SW引腳電壓超過其36V的最大額定值。可以在輸出端使用齊納二極管來限制SW引腳的電壓，齊納電壓應大于LED串的最大正向電壓，電流額定值應大于0.1mA。

調光控制

LT1937支持四種不同類型的調光控制電路：

1. PWM信號到SHDN引腳：將PWM信號應用于SHDN引腳，LT1937由PWM信號開啟或關閉，LED以零或滿電流工作，平均LED電流與PWM信號的占空比成正比。典型的PWM信號頻率范圍為1kHz至10kHz。
2. 直流電壓：通過可變直流電壓調節LED電流，隨著直流電壓增加，R2上的電壓降增加，R1上的電壓降減小，從而LED電流減小。
3. 濾波后的PWM信號：濾波后的PWM信號可視為可調直流電壓，可用于替代調光控制中的可變直流電壓源。
4. 邏輯信號：對于需要離散調節LED電流的應用，可以使用邏輯信號。R1設置最小LED電流，RINC設置NMOS導通時LED電流的增加量。

啟動和浪涌電流

LT1937沒有內部軟啟動電路，以實現最小啟動延遲。首次開啟時，若無外部軟啟動電路，浪涌電流約為200mA。如果需要軟啟動，可以使用推薦的電路。如果同時使用軟啟動和調光，不建議在SHDN上使用10kHz的PWM信號，可使用較低頻率或通過FB引腳實現調光。

典型應用與效率

文檔中給出了多種典型應用電路，如Li - Ion驅動兩個、三個、四個、五個和七個白光LED的電路，并給出了相應的效率曲線。不同數量的LED在不同輸入電壓和LED電流下的效率有所不同，工程師可以根據實際需求選擇合適的應用電路。

相關產品

除了LT1937，Linear Technology還有其他相關產品，如LT1615、LT1618、LT1932等。這些產品各有特點，適用于不同的應用場景。工程師在選擇產品時，可以根據具體需求進行綜合考慮。

在設計使用LT1937的電路時，你是否遇到過一些特殊的問題？你又是如何解決的呢？歡迎在評論區分享你的經驗。