......續上文...... Application Design of LED Lamp Based On The Consumer Electrical Products

串燈設計

串燈設計是目前LED燈在消費類電子領域較熱門的應用設計，比如照明、筆記本電腦、電子書、LED背光電視、手機等產品都會用到。

串燈設計首要考慮設計需要點亮多少個LED燈。以一款19寸LED背光電視為例，共需要點亮80個LED白色背光燈。它分成8串，一串有10個白色LED燈。通常單個白色LED燈要求工作時正向電流IF的典型值為20mA，其對應的正向電壓VF的典型值為3.3V，因此一串燈的總直流電壓為3.3V X 10 = 33V。

其次，串燈設計需要考慮如何點亮。一般LED電視中的直流供電電壓通常在24V以內，因此要想點亮一串燈，只有兩種辦法：一是將24V以內的一組直流供電電壓升壓成串燈直流電壓來供電；二是將交流電壓轉成串燈直流電壓來供電。目前較流行的設計是采用第一種辦法，通過LED驅動器將一組直流供電電壓升壓成串燈直流電壓來點亮串燈。其好處有：使用器件較少；調光方式多樣。

下面介紹一款LED驅動器是MPS公司的MP3388。它的特點有：采用DC To DC的工作方式，轉換效率高，達到80%以上；輸入直流電壓范圍寬，從4.5V到25V；輸出直流工作電壓較高可達50V；封裝小，尺寸只有4mmX4mm；有多種調光方式；有LED燈開路和短路保護電路；較多可支持點亮8串LED燈。其典型應用設計原理圖如圖5所示。

圖5. 串燈設計參考電路。

 1. 點亮的串燈數量

從圖5的電路圖可以看到，LED驅動器MP3388帶載了8串白色LED燈，設計者可以根據需要增減每串燈帶載的LED燈數量。如果是增加每串的LED燈數，注意串燈電壓不要超過50V，同時每一串燈的數量必須相同；設計者也可根據需求使用少于8串的串燈數量，比如只使用其中6串燈，另2串空載。

2. MP3388的工作流程

首先MP3388的供電腳VIN（MP3388的第23腳）先輸入直流供電電源，接著再開啟其使能腳EN，即將它的第1腳接高電平（要求大于2.1V）。當EN腳為高電平時，MP3388的第21腳VFAULT會輸出6V的直流電壓，使外接的PMOS管M1導通，同時其內部的升壓器開始工作，接著芯片開始逐步抬高輸出電壓至串燈的工作電壓，從而點亮LED串燈。

3. 調光方式（即調節LED燈的發光亮度）

MP3388提供了兩種調光方式：PWM波調光和直流電壓調光，它們的本質都是調節LED串燈的工作電流來實現。PWM波調光又分為兩種調光方式。

（1）兩次PWM波變換調光

如圖6所示，將一方波（頻率可以從100Hz到50KHz）信號輸入到MP3388的PWMI腳，通過芯片內部的一個400KΩ的電阻和外部PWMO腳的一個電容C2組成的濾波器，將PWMI腳輸入的PWM波形轉換成一個直流電壓（從0.2V到1.2V），然后此直流電壓再被調制成一個內部的PWM波去控制LED燈的輸出電流，而且其PWM波的頻率還需通過外部電容C1來調節。經過兩次PWM波轉換來實現LED燈電流的控制顯得相當復雜。

圖6. PWM波變換調光。

（2）直接PWM波調光

如圖7所示，直接將一PWM波（頻率可以從100Hz到2KHz）直接送到MP3388的PWMI腳或PWMO腳，省去了外部電容參與調節。此時MP3388內部會產生一個與輸入信號頻率相同的內部PWM信號來調節LED燈的工作電流。

圖7. 直接PWM波調光。

（3）直流電壓調光

如圖8所示，直接將直流電平（從0.2V到1.2V）送到MP3388的PWMO腳，通過其直接調節LED燈的工作電流。

圖8. 直流電壓調光。

 4. 開路保護

開路保護是LED驅動器具備的重要功能之一。MP3388的串燈開路檢測是通過過壓保護機制來實現。假設連接到MP3388的LED1腳的這一串燈開路，LED1腳的電平就變成低電平，MP3388會認為串燈的輸出電壓不夠，同時MP3388會一直努力提高串燈的輸出電壓，當輸出的串燈電壓超過正常工作電壓的1.3倍時，過壓保護機制就開始起作用。此時，MP3388會通過LED腳電壓來判斷哪一路串燈開路，比如LED1腳電壓低于0.21V，MP3388就知道連接LED1的那一路串燈開路。一旦確認哪幾路串燈開路，MP3388會驅使剩余未開路的串燈維持正常的工作電壓。只要有一路串燈未開路，MP3388都會維持其正常的工作電壓，一旦所有路串燈都開路，MP3388會將升壓器關閉。

5. 短路保護

短路保護也是LED驅動器必備的重要功能之一。從上面開路保護的介紹可以知道MP3388能夠監控LED腳的電平。一旦某一路的串燈有短路，其對應的LED腳的電平會升高，當電平超過5.5V時，短路檢測機制就開始起作用。短路檢測機制能在1.6ms就判斷出哪一路串燈有短路，一旦確認有短路的串燈，MP3388就會將短路的那一路串燈從負載端斷開。一旦所有路的串燈都出現短路，MP3388也會將升壓器關閉。

結語

通過LED燈的應用設計介紹，設計者可以更加深入的了解到LED燈設計的基本思路和設計方法。隨著LED燈在消費類電子領域的大量應用，越來越多的創新設計會涌現出來，越來越多的應用設計會在實踐中體現價值。

參考文獻

《MP3388設計指南》，MPS公司，2009