探索LM2794/95：高效LED電源解決方案

在電子設備日益小型化和高性能化的今天，LED作為一種高效節能的光源，被廣泛應用于各種設備中。而如何為LED提供穩定、高效的電源，成為了電子工程師們關注的焦點。今天，我們就來深入探討一款來自德州儀器（TI）的電流調節開關電容LED電源——LM2794/95。

文件下載：lm2794.pdf

產品概述

LM2794/95是一款分數CMOS電荷泵，能夠提供四個調節電流源。它的輸入電壓范圍為2.7V至5.5V，可通過外部感測電阻確定并維持恒定電流。該器件可驅動1至4個白光LED，最大輸出電流可達80mA，并且支持模擬和PWM亮度控制。

產品特性

精準電流匹配

任何兩個輸出之間的調節電流源匹配精度高達±0.5%，確保了LED亮度的一致性，這在對亮度均勻性要求較高的應用中尤為重要。

高效升壓功能

具備高效的3/2升壓功能，能夠在較低的輸入電壓下為LED提供足夠的驅動電壓，提高了電源的利用效率。

寬輸入電壓范圍

2.7V至5.5V的輸入電壓范圍，使其能夠適配多種電源，如單節鋰離子電池，適用于各種便攜式設備。

低功耗設計

關機電流僅為2.3μA（典型值），有效降低了設備的功耗，延長了電池續航時間。

小尺寸封裝

采用薄型DSBGA封裝（2.08mm X 2.403mm X 0.600mm），無需電感，大大減小了解決方案的尺寸，適合對空間要求較高的應用。

恒定開關頻率

325kHz（最小值）的恒定開關頻率，產生可預測的噪聲頻譜，減少了對其他敏感電路的干擾。

應用領域

• 白光LED顯示背光：為顯示屏提供均勻的背光，提高顯示效果。
• 白光LED鍵盤背光：使鍵盤在低光照環境下也能清晰可見。
• 單節鋰離子電池供電設備：如PDA、手持PC、手機等，為這些設備的LED提供穩定的電源。

技術細節

亮度控制

LM2794/95支持線性和PWM兩種亮度控制技術。通過在BRGT引腳施加0V至3.0V的電壓，可以線性調節LED電流；或者在SD引腳施加PWM信號，改變LED的感知亮度。

引腳功能

絕對最大額定值

電氣特性

在不同的輸入電壓和負載條件下，LM2794/95的輸出電流、電壓等參數都有明確的規定。例如，在3.0V ≤ VIN ≤ 5.5V，Vpx ≤ 3.8V，BRGT = 50mV的條件下，輸出Dx的可用電流最小值為15mA，典型值為16.8mA。

應用信息

電路描述

LM2794/5是一款1.5x/1x CMOS電荷泵，具有四個匹配的恒定電流輸出，每個輸出能夠驅動高達20mA的白光LED。在輸入電壓低于4.7V（典型值）時，電荷泵將輸出電壓提升1.5倍；當輸入電壓達到或高于4.7V時，電荷泵進入直通模式，輸出電壓等于輸入電壓。

軟啟動

內部實現了軟啟動功能，通過緩慢提升參考電壓，使LED輸出電流與參考電壓的提升速率成比例增加，避免了啟動時的電流沖擊。

關機模式

SD引腳可禁用器件，將靜態電流降低至2.3μA（典型值）。LM2795的SD引腳為高電平有效，內部有上拉電阻；LM2794的SD引腳為低電平有效，無內部上拉或下拉電阻。

電容選擇

建議使用表面貼裝多層陶瓷電容，如X7R或X5R溫度特性的電容，這些電容具有小尺寸、低成本和低等效串聯電阻（ESR ≤15 mΩ 典型值）的優點。

LED選擇

LM2794/5適用于驅動正向電壓約為3.0V至4.0V的LED，推薦使用歐司朗（Osram）和日亞（Nichia）等品牌的LED。

電流選擇程序

• PWM亮度控制：將BRGT引腳設置為0V，確定所需的最大LED電流，計算或選擇合適的RSET值，然后通過在SD引腳施加PWM信號實現亮度控制。
• BRGT亮度控制：選擇所需的最大LED電流和BRGT引腳的最大電壓，確定RSET值，參考LED電流表進行調光。

電荷泵輸出

LM2794/5的電荷泵輸出（Pout）是一個未調節的開關電容轉換器，增益為1.5。該輸出可用于為其他電路提供額外的電流，但由于其未調節，建議在輸入電壓不穩定時使用線性穩壓器。

輸出電流能力

總輸出電流能力主要受內部電流源的裕量電壓要求限制。在設計時，需要考慮輸入電壓、LED正向電壓、輸出電阻和裕量電壓等因素，以確保電流源能夠正常調節。

并聯輸出

輸出D1至D4可以任意組合連接，以驅動更高的電流。在并聯輸出時，RSET和BRGT應選擇合適的值，使每個輸出的電流為所需電流的50%。

熱保護

當結溫超過150°C（典型值）時，LM2794/5的內部熱保護電路將禁用器件，當結溫降至140°C（典型值）以下時，器件將恢復正常工作。

功率效率

LM2794/5的效率定義為LED消耗的功率與輸入源消耗的功率之比。效率受LED電壓的影響，在進行高級分析時，建議評估電路消耗的功率。

功率耗散

功率耗散和結溫可以通過相關公式進行近似計算。在設計時，需要確保結溫不超過最大工作額定值，否則需要降低最大環境溫度額定值。

DSBGA安裝

LM2794/5采用14凸塊DSBGA封裝，需要特定的安裝技術。建議使用NSMD布局模式，以減少PCB上的應力，并防止焊點開裂。

總結

LM2794/95是一款功能強大、性能優越的LED電源解決方案，具有精準的電流匹配、高效的升壓功能、寬輸入電壓范圍、低功耗設計等優點。在實際應用中，電子工程師們可以根據具體需求，合理選擇電容、LED和控制方式，以實現最佳的性能和效果。你在使用LM2794/95的過程中遇到過哪些問題？你是如何解決的呢？歡迎在評論區分享你的經驗。