1～2AA电池1~3W LED恒流驱动电路

南迦卡瓦 · 发表于 2006-9-4 06:31

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该电路用台湾RichTek公司的Boost IC－RT9269设计，在1AA电池输入时稳定驱动1W LED，在2AA电池输入时可稳定驱动3W LED。RT9269是一颗高效率的大功率LED驱动芯片，内置MOSFET，500K开关频率，0.9V启动电压，并且可以利用EN脚的duty来控制亮度；反馈电压为0.25V，电阻R1约为0.75欧（350mA）开关频率为500K，电感只需2.2uH，为保证1V输入时的驱动能力，饱和电流应不小于2A输入输出电容用X7R的陶瓷电容，输出电容越大越好PCB layout请见2楼效率表请见3楼第一次发贴分享自己的设计，请高手多多提出意见！

1～2AA电池1W LED恒流驱动电路

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南迦卡瓦 · 发表于 2006-9-4 06:55

1～2AA电池1W LED恒流驱动电路

南迦卡瓦 · 发表于 2006-9-4 07:00

带1W LED，在1V输入时效率约为67.4%，1.5V时约为76.4％，2V时则能达到82％带3W LED，在1.8V输入时效率约为75.24%，2.4V时约为81％，3V时则能达到82.65％

效率曲线

[此贴子已经被作者于2006-11-18 23:48:15编辑过]

南迦卡瓦 · 发表于 2006-9-4 07:15

在恒流驱动的升压（Boost）电路中，如果负载断开，则输出电压失去控制而升得很高，将MOSFET损坏，在设计过程中就应避免此隐患，可以用稳压二极管提供保护，如图所示：空载时，电流从稳压二极管和R2流至地，R2两端电压为0.25V，而输出电压为4.7+0.25=4.95V，此时稳压管的电流为75uA，可以避免不必要的损耗，又能提供可靠的保护。LED接上时，因为LED forward电压为3.6V左右，低于4.95V，稳压管不起作用，电路正常工作，负载电流为350mA。

1～2AA电池1W LED恒流驱动电路

南迦卡瓦 · 发表于 2006-9-4 07:18

加过压保护后的layout

[此贴子已经被作者于2006-9-7 22:51:18编辑过]

apenguin · 发表于 2006-9-5 05:11

“RT9269是一颗高效率的大功率LED驱动芯片，内置MOSFET，500K开关频率，0.9V启动电压，并且可以利用EN脚的duty来控制亮度；”既然是“内置MOSFET”，那么怎么还要N-CH 的Q1？  [em07]

南迦卡瓦 · 发表于 2006-9-5 07:10

因为内部MOSFET的电流为500mA，驱动1W的LED，MOSFET峰值电流超过2A，所以需要并联一个MOSFET，这是它的不足之处

tonywong · 发表于 2006-9-5 19:20

我也试过，但两个MOSFET的工作状态没办法一致，电流不稳定！！！！

HIDLED · 发表于 2006-9-6 02:49

按理应该断开Lx端，接个电流大点的MOSFET就好了，没必要并联。还有，什么电池在1V时还能输出1.46A呢？疑惑。

南迦卡瓦 · 发表于 2006-9-6 08:05

如果驱动1W LED，在1V输入时应该需要1.46A，我是用电源测的，1AA电池应该达不到这个能力，所以亮度会打折扣；LX加与不加都可以，但加上会更好，芯片内部会检测MOSFET电流，以防止过载（内部mosfet 500mA限制）；两个MOSFET并联，应尽量使其参数接近，以达到最佳的工作状态，如果外部mosfet的内阻太小（例如AO3400，52m欧），则会出现两MOSFET不太匹配的现象，导致PWM不稳定，用AO3402（110m欧）则无此现象，PWM很稳定。（RT9269 MOSFET内阻为400m欧，原则上选400m欧的MOSFET与之并联为最佳，但驱动1W还不够，经测试用AO3402能够兼顾匹配和驱动能力的问题）

apenguin · 发表于 2006-9-7 00:18

南迦卡瓦, 有没有用电池做电源，做过输出电流和效率的测试？而不是用直流电源。[em01]

JETBeam · 发表于 2006-9-7 02:41

<div class="quote">以下是引用南迦卡瓦在2006-9-6 0:05:50的发言： 如果驱动1W LED，在1V输入时应该需要1.46A，我是用电源测的，1AA电池应该达不到这个能力，所以亮度会打折扣；LX加与不加都可以，但加上会更好，芯片内部会检测MOSFET电流，以防止过载（内部mosfet 500mA限制）；两个MOSFET并联，应尽量使其参数接近，以达到最佳的工作状态，如果外部mosfet的内阻太小（例如AO3400，52m欧），则会出现两MOSFET不太匹配的现象，导致PWM不稳定，用AO3402（110m欧）则无此现象，PWM很稳定。（RT9269 MOSFET内阻为400m欧，原则上选400m欧的MOSFET与之并联为最佳，但驱动1W还不够，经测试用AO3402能够兼顾匹配和驱动能力的问题）</div>表扬一个!

HIDLED · 发表于 2006-9-8 03:16

<div class="quote">以下是引用南迦卡瓦在2006-9-6 0:05:50的发言： 如果驱动1W LED，在1V输入时应该需要1.46A，我是用电源测的，1AA电池应该达不到这个能力，所以亮度会打折扣；LX加与不加都可以，但加上会更好，芯片内部会检测MOSFET电流，以防止过载（内部mosfet 500mA限制）；两个MOSFET并联，应尽量使其参数接近，以达到最佳的工作状态，如果外部mosfet的内阻太小（例如AO3400，52m欧），则会出现两MOSFET不太匹配的现象，导致PWM不稳定，用AO3402（110m欧）则无此现象，PWM很稳定。（RT9269 MOSFET内阻为400m欧，原则上选400m欧的MOSFET与之并联为最佳，但驱动1W还不够，经测试用AO3402能够兼顾匹配和驱动能力的问题）</div>你的MOS型号不太合适。请仔细看一下数据手册，用你说的两种最低开启电压在1-1.1V，高了点。LX端并联有点画蛇添足，试问按你的数据，在1V时电源电流是1.46A，那么IC内部的500mA脉冲电流限制有什么实际意义？你要根据外接MOS来做均流吗？否则那个限制有意义吗？再者，按你的数据，110mΩ的可以工作，52mΩ的反而不可以，请算一下，在1V1.46A时，减去0.5A的LX端分流，外接MOS还要流过近1A的电流，也就是说110mΩ的要比52mΩ的多出58mV的压降。这个是5.8%的效率。所以，我看别用LX端好了，这样外接个大电流的MOS，现在有很多30mΩ左右的MOS ，封装也很小，价格一般差不多，效果应该比你的接法好。当然，这只是理论分析，具体你可以试验一下。

南迦卡瓦 · 发表于 2006-9-8 07:09

13楼的分析很有道理，用大电流的MOS内阻很小，比如AO3416（SOT23）就能达到26mΩ，效率会比AO3402要高，但单纯用外部MOS就会失去过流保护（IC会检测内部MOS电流），所以我首先得保证其非常可靠，再提升效率，其次cost down如果俺们的手电“再怎么折腾也照样发光”，俺们心里岂不是乐开了花

南迦卡瓦 · 发表于 2006-9-9 21:23

不好意思，没有实物图，各位如有兴趣可以联系我，或者上RichTek的网站了解更详细的信息，我是RichTek的FAE。胡先生Technical Marketing Engineer Shenzhen Office RichTek Technology Corp. Tel: 86-755-88353955－823 Fax: 86-755-88353947        手机：13510754418 Add:深圳市福田区天安数码城创新科技广场二期东402室 PC: 518041 E-mail:ivan_hu@richtek.com Web: <a href="http://www.richtek.com/">http://www.richtek.com</a>

[此贴子已经被作者于2006-9-14 10:30:57编辑过]

HIDLED · 发表于 2006-9-11 15:35

<div class="quote">以下是引用南迦卡瓦在2006-9-7 23:09:58的发言： 13楼的分析很有道理，用大电流的MOS内阻很小，比如AO3416（SOT23）就能达到26mΩ，效率会比AO3402要高，但单纯用外部MOS就会失去过流保护（IC会检测内部MOS电流），所以我首先得保证其非常可靠，再提升效率，其次cost down如果俺们的手电“再怎么折腾也照样发光”，俺们心里岂不是乐开了花</div>我晕。你没理解我的意思。IC作为控制器是不需要过流保护的，因为它的电流很小，驱动平均电流应该是几个mA，甚至有的可以做到1mA个以下。不论你怎么接，想保护外接MOS 都是困难的。而且，内置MOS为什么需要保护？因为它的电流容限小。外接就不同了，你应该按最大可能的电流加大容限来选择，这样比想方设法利用内部的限流保护要好得多。何况，对于外接MOS来说，过流的风险应该比过热的要小，那么，IC内部可能会有热保护，但外接MOS能利用上吗？所以对于外接MOS来说，这样的保护要复杂很多，所以这样接法意义不大。当然，我这也是管窥之见，也许有错。至于“再怎么折腾也照样发光”，我想提出一个问题，就是电池接反怎么办？这倒是有必要有意义的课题。高效的升压变换都用MOS，但MOS里面基本都有保护二极管，也就是说电池反接，IC会不工作也可以关断MOS，但对于电池来说，它是通过MOS的体二极管和肖特基以及电感短路的。虽然接反的机会很小，但作为保护课题，我看还是很有意义的。

ldch · 发表于 2006-9-11 23:08

反馈电压需要0.25V，效率损失不少啊。加上内部MOSFET导通电阻的损耗，肖特基的损耗，效率是怎么计算出来的？

蜻蜓 · 发表于 2006-9-14 19:02

滤波电容22微法就够了么？

南迦卡瓦 · 发表于 2006-9-15 00:30

<div class="quote">以下是引用HIDLED在2006-9-11 7:35:11的发言： 我晕。你没理解我的意思。IC作为控制器是不需要过流保护的，因为它的电流很小，驱动平均电流应该是几个mA，甚至有的可以做到1mA个以下。不论你怎么接，想保护外接MOS 都是困难的。而且，内置MOS为什么需要保护？因为它的电流容限小。外接就不同了，你应该按最大可能的电流加大容限来选择，这样比想方设法利用内部的限流保护要好得多。何况，对于外接MOS来说，过流的风险应该比过热的要小，那么，IC内部可能会有热保护，但外接MOS能利用上吗？所以对于外接MOS来说，这样的保护要复杂很多，所以这样接法意义不大。当然，我这也是管窥之见，也许有错。至于“再怎么折腾也照样发光”，我想提出一个问题，就是电池接反怎么办？这倒是有必要有意义的课题。高效的升压变换都用MOS，但MOS里面基本都有保护二极管，也就是说电池反接，IC会不工作也可以关断MOS，但对于电池来说，它是通过MOS的体二极管和肖特基以及电感短路的。虽然接反的机会很小，但作为保护课题，我看还是很有意义的。</div>       当两个MOS并联时，电流会按照MOS内阻分配，类似于两个电阻并联，阻值大的电流小，阻值小的电流大，并且成反比关系，例如Q1的为400m欧，Q2为100m欧，如果总电流为2.5A，那么IQ1为0.5A,IQ2为2A，那么监控Q1的电流，实际上也相当于监控Q2的电流，来起到过流保护的功能。对于RT9269此种应用，会提供2.5A的峰值电流保护，经计算，在1.5V输入时可以提供600mA左右的过载保护。      要解决电池反接的问题，的确比较麻烦，一般的IC都不能提供防反接的保护，得有专门的IC来处理，或者串连一个二极管来保护，要不就是插座防呆设计，反着是插不进去的，在手机，数码相机会见得较多。在手电筒里面，如果要接一个二极管，很多1AA的电筒可能点不亮灯了，但筒身会对正负极接点作处理，反着将电池塞进去是不会接通的。

南迦卡瓦 · 发表于 2006-9-15 01:07

效率不好计算，是实测的，很多恒流驱动IC的反馈电压都是0.25V或0.2V,太低了不好实现，也有将反馈电压设为几十mV，用运算放大器来检测输出电流的做法，效率能提高几个点，但代价是成本提高了。    RT9269作1W驱动22uF就可以了，如果加大容量，效果会更好，推荐用低ESR的陶瓷电容。

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PCB layout图

效率曲线

空载保护

加过压保护后的layout