如何利用TPS6106X白光LED驱动器实现数字调光

TPS6106X是一个功能十分完善的白光LED驱动器系列。它采用同步整流的拓扑形式，不需要传统白光驱动器外部所接的整流二极管，从而可节省PCB板上空间。它支持数字调光信号，一旦完成调光操作后调光信号就可以保持恒定高电平，并存储调光信息，利用这种功能可以很好地解决传统PWM模式调光所带来的EMI问题。另外，仅需一个GPIO管脚就可以控制TPS6106X，实现调光、关断、启动功能，因此能节省CPU的GPIO资源。

数字调光操作

采用数字调光操作能消除调光过程中产生的EMI干扰问题，并且仅通过一根GPIO控制线即可完成图1所示的功能。

首先按照图1中的说明编写数字调光信号的软件代码，由手机中的CPU发出相应亮度调节信号。但要注意的是，该信号必须满足“每级亮度增强的时间步长为1us至75us”和“每级亮度减弱的时间步长为180us至300us”的基本要求。每级“步长”之间需要持续时间大于1.5us（td）的高电平隔开，以区分级数。

工作模式应用设计

1. 关断芯片操作 在ILED与EN公共端点施加一个恒定的“低电平”即可关断芯片。

2. 数字调光操作 完成调光后，需要保持亮度信号为高电平，并存储亮度调节信息。按照手册要求加入一个亮度信号，亮度信号将通过ILED管脚进入芯片完成调光操作，此后亮度信号必须保持高电平。这是因为只有ILED管脚保持“高”，数字调光功能才会被使能，调光信息才会被保存。否则如果撤销该高电平，芯片将关断调光功能并丢失调光信息，从而使芯片自动回到FB管脚电压值为0.5V的状态，无论ILED是何种电平，FB管脚上的电压都为0.5V，输出电流为0.5/Rs。亮度设置被保存在芯片中，当需要再次进行调光操作时，只需输入新的数字亮度信号。请注意：每次完成调光操作后，都需要保持亮度信号为高电位，以保证“数字调光”功能处于“使能”状态。

 

PWM调光

TPS6106X芯片同样支持PWM调光操作，但电路图需要做些改进：ILED直接连接Vin端，EN管脚直接连接PWM信号，PWM信号的频率不超过5kHz（手册上注明典型值为1kHz），然后进行脉宽调制。D=Ton/T，其中Ton为频率周期中“高电平”部分。图3和图4分别给出了亮度增强调节信号和亮度减弱调节信号。

功率电感的快速计算设计

功率电感的设计通常困扰着设计工程师，下面的设计方法不仅适用于TPS6106X的应用，同样也适用于所有串联型白光驱动器的应用。

电感感值通常选用4.7uH、6.8uH、10uH、22uH，可以根据手册上的推荐值选取。电感类型选用带有磁屏蔽功能的电感，以减少EMI的问题。白光驱动器的电流通常比较小，基本维持在20mA左右，因此设计工程师很容易忽视电感电流的选择，认为随便一个40～50mA的电感就可以满足要求。实际上这种做法非常危险，因为它将使电感饱和而造成变换器失效，甚至导致变换器烧毁。可按照以下公式计算最小电感电流ILmin：

ILmin=（1.5~2）×Io/（1-D）

其中，D为占空比，D=（Vo－Vin）/Vo；Vin等于单节4.2V锂电池电压的典型值3.6V；Vo为最高输出电压，如果串联4个白光LED管，每只管的压降为3.5V，则总压降等于14V，因此Vo至少为15V。

PCB设计要点

对采用开关电源实现的变换器来说，PCB布局和布线都是最终保证变换器正确工作的重要步骤，它直接关系到变换器能否真正得到实现，因此必须认真对待（具体的PCB设计示意图见本刊网站）。布板和布线遵循以下规则：

1）所有功率线（指流过电流较大的铜箔，串联连接功率器件电感、电容的铜箔）尽量加宽。

2）地线严禁布成地线环，所有功率地必须实行单点接地，或者借助大面积地层（例如多层板中具有1层或者一层以上的地层），然后芯片上的功率地管脚和信号地管脚或者直接连接到地层上，或者通过3个以上的过孔与中间地层连接。

3）芯片底部有散热用的管脚，并要用大面积的覆地铜连接，同时用过孔将表层铜箔与中间层大面积铜箔连接起来。这样既有利于芯片快速散热又能够大大降低开关噪音的辐射效应，提高芯片的抗干扰能力。

4）所有输入功率滤波电容都要尽可能接近芯片的功率输入端管脚；输出电容接近芯片的功率输出端管脚。
来源；国际led网