基于CAT37构成的带PWM调光的 LED背光照明驱动电路

2017-03-15 16:21分类：电子技术阅读：

　一、概述

CAT37是一个DC/DC升压转换器，它的输出电流可调。当工作在1.2MHz的固定频率下时，CAT37可使用电感值很小的外部电感器和电容值很小的陶瓷电容。

CAT37用来驱动多个串联的白色发光二极管(LED)和提供可调的电流来控制亮度和色纯度。外部电阻R1控制输出电流的电平。2.5～7V的宽电源电压输入范围内可支持高达40mA的LED电流，使CAT37理想地用于电池供电的应用中。

高压输出级可驱动多达4个串联的白色LED。串联驱动提供固有的电流匹配。

CAT37通过DC电压、逻辑信号或脉宽调制(PWM)信号来控制LED的亮度。关断输入引脚允许器件进入静态电流“几乎为零”的掉电模式。

除了过流限制保护，器件还包含检测电路，防止开路负载故障。

器件包含小型(高度最大为Imm)5脚SOT23和TDFN(高度最大为0.8mm)两种封装形式。

CAT37主要应用在彩色LCD和键盘背光、手机、手持式终端设备等。

CAT37的主要特性如下：

(l)低静态地电流(通常为0.5mA)。

(2)电源效率高于80%。

(3)引脚配置兼容IT1937。

(4)可调输出电流(高达40mA)。

(5)高频率操作：1.2MHz。

(6)输入电压操作低至2.5V。

(7)低电阻(0.5Q)，电源开关。

(8)可驱动多达4个串联的白色LED。

(9)关断电流低于lυA。

(10)负载出错保护，防止开路。

(II)外部元件的值很低。
二、引脚功能
CAT37的引脚图如图3-37所示。表3-19列出了CAT37的引脚功能。

三、典型驱动电路
基干CAT37构成的带PWM调光的LED背光照明驱动电路如图3-38所示。该电路可

以直接驱动4个白光IED的串联，驱动电流为15mA。其中R1为电流检测电阻。LED调光的PWM信号由lokΩ电阻和0.1υF的电容构成的一阶滤波电路并转换成平滑的直流电平通过18kΩ的电阻至FB引脚上。CI和C2分别为输入电容和输出电容。
四、应用信息

1．电容器C1和C2的选择

输出应使用低ESR（等效串联电阻）的电容以最大限度地减少输出干扰。具有低ESR和小封装的多层陶瓷电容是最佳的选择。通常选用X5R和X7R的电容类型，因为它们的电容值可在Y5V或25U类型更宽的电压和温度范围内保持不变。在大多数应用中建议使用

1．OυF的输出电容。输出电容C2的电压额定值取决于驱动的串联LED数目。当驱动3个或4个IED时，建议使用一个16V的陶瓷电容器。

Imm的最大高度／厚度的小陶瓷电容可满足设计的高度要求。输入电容Cl使用陶瓷电容的效果也很好，但它必须尽可能地靠近CAT37。建议输入电容的容量为1.0υF或4. 7υF。

2．二极管的选择

具有正向低压降和高速转换速度的肖特基二极管是高效应用的理想选择。选取二极管时应确保二极管的电压额定值大于输出电压。仅当电源开关断开时二极管传输电流（通常少于1／3的时间），因此对于大多数设计来说，0.4A或0.5A的二极管将会十分适合。

3．IED电流设置

IED电流通过一个连接到FB管脚的电阻来设置。FB管脚内部参考电压为95mV，此设置经过R1的电流，则LED电流的计算公式为

大多数白色LED被15～20mA的最大电流驱动。一些较高的功率设计将使用两个并联的IED组来产生更亮的输出，这使得经过Ri电阻的电流为30～40mA(每组15～20mA)。

4．LED调光

IED的亮度可通过一个可变的DC电压来控制，随着VDC的增加，Ri两端的电压降低，LED的电流也随之降低。电阻R2和R3必须足够大，以使它们的电流（微安的十倍数量级）比LED的电流小得多而比FB的漏电流（IFB）大得多。当VDC电压在0～2V之内调节时，电阻将IED电流设置在0～15mA之间。

PWM信号提供了大范围的亮度控制（大于20:1）。在控制信号的作用下，LED被点亮或熄灭，LED工作在零电流或满电流两种状态下，但它们的平均电流随着PWM信号占空比的变化而变化。通常情况下，使用5～40kHz的PWM信号。

过滤的PWM信号可以控制LED的亮度，如图3-38所示。除了提供大范围的亮度．PWM亮度控制也可确保白色LED在整个亮度范围内发出“最纯”颜色的光。

白色I．ED的颜色纯度随着操作电流的变化而变化，在某个特定的正向电流下(通常是15mA或20mA)可显示“最纯”的白色。如果LED电流小于或大于这个值，发出的光将变得更蓝。在彩色LCD应用中希望发出的蓝光更少。

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