低成本高能效PWM降压15A功率LED驱动器AMC7150原理及应

1、摘要：AMC7150是一种仅需外加5个外部元件的PWM功率LED驱动器IC，适合用作汽车和普通照明功率LED的驱动，开关频率在200KHz之内可由外部电容编程，驱动电流从几个mA到1.5A可通过外部电阻设置。关键词：AMC7150；1.5A功率LED；驱动器；电路1、引言随着LED的迅猛发展及其广泛应用，其驱动器IC已形成具有勃勃生机的产业。以前LED的主要应用亮点是手机、PDA和数码相机这类电池供电的便携式电子产品的背光照明，在这类应用中的LED驱动器大多为DC-DC开关型升压变换器。当单颗或两颗及两颗以上的功率LED串联在一起在汽车等供电电压较高的场合应用时，则应使用降压（Buck）型LE

2、D驱动器。AMC7150就是为单颗功率LED或功率LED串在汽车和普通照明中应用而专门设计的一种PWM降压功率LED驱动器。AMC7150的DC输入电压为440V，输出电流可达1.5A，开关频率高达200KHz，可用作驱动MR16功率LED灯。2、AMC7150基本结构与工作原理2.1 AMC7150引脚功能AMC7150采用5引脚TO-252封装，引脚排列如图1所示。AMC7150的VCC脚（脚）为440V的DC电压输入端；CS脚（脚）为峰值电流感测端，其门限为330mV；GND脚（脚）为接地端；OUT脚（脚）为驱动输出端；OSC脚（脚）为振荡器定时电容器连接端。2.2 AMC7150内部结

3、构及其工作原理AMC7150芯片集成了可调频率振荡器（OSC）、电流传感比较器、PWM控制电路及驱动器，其内部结构及典型应用电路如图2所示。输入电容CIN用作保持输入电压并滤除IC产生的开关噪声。Rsense为峰值电流感测电阻，其值决定通过LED的峰值电流IPK（LED），计算公式为IPK(LED）=330mV/Rsense例如，如果选择Rsense=0.33，IPK（LED）则为1A。为保证LED平均驱动电流不超过1.5A，Rsense值必须不低于200m。LED峰值电流为平均电流与峰-峰值电感纹波电流一半之和。如果要求LED平均电流为550mA，峰-峰值电感纹波电流是100mA，所要求的R

4、sense值则为 AMC7150引脚OSC上的接地电容CT用作设置开关频率fs。开关周期ts=1/fs=tON+tOFF（tON为导通时间，tOFF为关断时间），PWM占空比D=tON/ts，开关导通时间tON=Dts=D/fs。降压电感器在开关导通期间存储能量，在开关关断时则通过LED和续流二极管DF放电。为使变换器工作在连续导电模式（CCM）不使电感电流降为0，电感器电感值应足够大。电感器电压VL在一个周期中的积分应为0，即 因此可得 式中，VCC为电源电压；VRsense=330mV；VSAT为IC的饱和压降，其值约为1V；VLED为LED或LED串的正向电压降。若开

5、关频率fs=50KHz，D=0.65，导通时间则为tON=D/fs=0.65/50KHz=13s。如果VCC=12V，两个串联在一起的LED峰值电流为400mA，每个LED正向电压降为3.5A，电感器电感值则为 续流二极管DF在开关关断时为电感器放电提供通路，DF可选用40V、1A的ISS15C1型肖特基二极管。 3、AMC7150的评估板电路方案图3所示为AMC7150的评估板电路原理图。图中，D1为反向保护二极管，当输入源反向连接时提供保护。DC-IN为电源插座，J1是LED模式选择连接器。在使用J1时，可以使用跳线在4种选择模式中选择其中的一种模式。当用跳线将J1的2与3连接时

6、，LED1与LED2串联连接在一起；当J1的1与2、3与4相连接时，LED1和LED2被并联连接在一起；当J1的3与4相连接时，仅LED1被接入电路中；当J1的1与2相连接时，仅LED2被接入电路中，J2为测试点。电路中Rsense的选择以LED正向电流为依据。在CT=680820pF条件下，电感器电感值可选择220H，CIN可选用47F的铝电解电容器，D1和DF选用ISS15C1型肖特基二极管。印刷电路极（PCB）参考线路设计如图4所示，图5所示为PCB（上面）元件排布照片。4、基于AMC7150的LED驱动电路举例在下面所介绍的采用AMC7150的LED驱动电路中，输入电容CIN选择47F

7、的铝电解电容器，CT选用680820pF的陶瓷电容器，DF选用ISS15C1肖特基二极管，电感器电感值选择220H（DC电流为0.41.2A）。4.1  直流（DC）电压输入LED串驱动电路4.1.1  12VDC输入驱动3个相并联LED电路12VDC输入驱动3个相并联LED的电路如图6所示。由于选择Rsense=0.92，因此总LED峰值电流约为360mA（0.33V/0.92），流过每个LED的电流约为120mA。并联在一起的3个LED应为同型号同一厂家生产的器件，正向电压和正向电流参数相匹配，以得到基本相同的亮度。4.1.2  24VDC输入驱动3个串联在一

8、起的LED电路12VDC输入驱动由3个串联在一起的LED串的电路如图7所示。由于选取Rsense=0.82，所以通过LED的峰值电流约为400mA。在LED串中只要有一个LED损坏，其它两个LED将会熄灭。在L=220H条件下，LED平均电流约为360mA，即峰-峰值电感电流约为80mA。在该电路中，CIN应选用耐压为35V的47F电容。 4.2  交流12V输入驱动单只MR16功率LED电路12VAC输入驱动单只MR16功率LED电路如图8所示。交流12V电压可以来自220V/12V交流电源变压器输出。12V的交流电压经D1D4全波桥式整流和电容CIN平滑滤波，得到约17V的DC电

9、压加至IC的VCC脚为IC供电。当选择Rsense=0.22时，LED驱动电流可达1.5A。D1D4和DF均采用ISS15C1肖特基二极管，CIN选用47100F/25V铝电解电容器。4.3  带PWM调光功能的功率LED驱动电路图9所示是一种带PWM调光功能驱动功率LED电路。一个PWM使能（）信号通过小信号高速开关二极管IN4148加至AMC7150引脚OSC。当使能信号为高电平（25.5V）时，IC关断；当使能信号为低电平（0.4V）时，IC则导通。通过调节PWM占空因数，则可以实现LED亮度调节。当选取Rsense=0.89时，若占空比D=100%，LED电流iLED=370mA。 当PWM占空比D=9.3%，使能信号（Ch3）频率为349Hz时，实测LED电流iLED（Ch1）为30.2mA，波形如图10（a）所示。图10（b）所示为D=91.7%、iLED=342mA的波形。事实上，LED驱动电流与输入电压有关，如图11所示。由图11可以发现，当VIN=812V时， 电流随电压升高增加百分比为 当VIN=1216V时，5、结语AMC7150是一种PWM降压功率LED驱动器IC，其输出电流可通过外部电阻以几个mA到1.5A可以调节。AMC7150输入DC电压为440V，开关频率可达200KHz，工作温度范围为-40+85，适合用作驱