探索 TPS923610/1/2：高效同步升压 LED 驱动器的卓越之选

在电子工程师的设计世界中，寻找一款性能卓越、功能丰富且能满足多种应用需求的 LED 驱动器至关重要。今天，我们将深入探讨德州仪器（TI）推出的 TPS923610/1/2 系列同步升压 LED 驱动器，揭开其神秘面纱，了解它如何在众多应用场景中发挥出色作用。

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产品概述

TPS923610/1/2 是一款集成了低侧和高侧开关 FET 的同步升压 LED 驱动器，具有超低的 130nA 关断电流。它能够驱动单串或并联 LED 串，适用于 LCD 背光照明和通用照明等领域。该系列产品具有 2.5V 至 5.5V 的输入电压范围，集成了 280mΩ/600mΩ 的低侧/高侧开关 FET，效率高达 95%，还支持高精度的 PWM 控制模拟调光，调光比低至 0.1%。

产品特性亮点

电气性能优越

• 宽输入电压范围：2.5V 至 5.5V 的输入电压范围，使其能够适应多种电源环境，尤其适合单节锂离子电池应用，即使在电池接近完全放电时，也能支持 2.5V 的低输入电压，有效延长电池使用寿命。
• 高效开关 FET：集成的 280mΩ 低侧开关 FET 和 600mΩ 高侧开关 FET，降低了导通损耗，提高了转换效率，最高可达 95%。这不仅有助于减少功耗，还能降低散热需求，提高系统的稳定性。
• 超低关断电流：仅 130nA 的超低关断电流，大大降低了系统在待机状态下的功耗，对于需要长时间待机的应用场景，如智能手机、恒温器等，具有显著的节能优势。

调光功能强大

TPS923610/1/2 支持 PWM 控制模拟调光，调光比低至 0.1%。通过改变反馈（FB）电压与 PWM 输入信号占空比成正比，实现精确的亮度调节。这种调光方式不仅能够提供平滑的调光效果，还能避免传统 PWM 调光中可能出现的闪烁和噪声问题。

保护功能完善

• 过压保护：当输出电压超过绝对最大电压额定值时，如 LED 串开路情况，过压保护功能会立即禁用功率级，防止输出电压过高，保护电路安全。
• 过流保护：限制开关电流，防止因过流导致的器件损坏，确保系统在各种负载条件下稳定运行。
• 欠压锁定保护：当输入电压低于欠压锁定阈值时，器件自动关闭，避免在低电压下工作可能导致的不稳定或损坏。
• 热关断保护：当器件结温达到热关断阈值时，停止开关操作，直到结温下降到安全范围，防止因过热损坏器件。

应用领域广泛

TPS923610/1/2 的应用领域十分广泛，涵盖了多个行业：

• LCD 背光照明：为 LCD 面板提供稳定的背光驱动，确保显示效果清晰、均匀。
• 智能手机：满足智能手机对低功耗、高效能 LED 驱动的需求，延长电池续航时间。
• 恒温器：在恒温器的显示和照明部分提供可靠的驱动，保证设备的正常运行。
• HMI 面板：为 HMI 面板的 LED 指示灯和显示屏提供精确的亮度控制。
• GPS 个人导航设备：在导航设备中提供稳定的照明，方便用户操作。
• 仪表盘摄像头：为摄像头提供合适的照明，提高拍摄质量。
• 通用照明：适用于各种室内外照明场景，如商业照明、家居照明等。
• IP 网络摄像头：为网络摄像头提供稳定的照明，确保视频质量。
• 视频门铃：在视频门铃中提供清晰的照明，方便用户识别访客。
• 真空机器人：为真空机器人的指示灯和显示屏提供驱动，提高设备的智能化程度。

设计与应用要点

典型应用设计

以一个具体的设计示例来说明，假设输入电压范围为 2.5V 至 5.5V，输出为 6 个 LED 串联，共 3 串并联，每串 LED 电流为 20mA。

• LED 电流设置电阻：根据公式 (R{SET}=frac{V{FB}}{I{OUT}}) 计算，其中 (V{FB}) 为 FB 引脚的调节电压（通常为 200mV），(I{OUT}) 为总输出电流。在这个例子中，总输出电流为 (20mAtimes3 = 60mA)，则 (R{SET}=frac{200mV}{60mA}approx3.33Omega)。
• 电感选择：电感的选择对功率效率、稳态运行、瞬态响应和环路稳定性都有重要影响。需要考虑电感值、直流电阻和饱和电流等参数。根据输入电压、输出电压和输出电流条件，推荐使用 10μH 的电感，以确保在大多数负载范围内保持非负谷值电流，优化效率。
• 输出电容选择：输出电容主要用于满足输出纹波和环路稳定性的要求。根据公式 (C{OUT}=frac{(V{OUT}-V{IN})times I{OUT}}{V{OUT}times F{S}times V{ripple}}) 计算，其中 (V{ripple}) 为峰 - 峰输出纹波。由于陶瓷电容的 ESR 较低，推荐使用 1μF 至 4.7μF 的电容。
• 热考虑：在正常工作条件下，需要考虑允许的 IC 结温，以限制 TPS923610/1/2 的功耗。根据公式 (P{D}=frac{T{J}-T{A}}{R{theta JA}}) 计算允许的功耗，其中 (T{J}) 为推荐工作条件下的允许结温，(T{A}) 为应用的环境温度，(R_{theta JA}) 为结到环境的热阻。

布局注意事项

布局对于开关电源的性能至关重要，特别是对于高频和大电流的应用。以下是一些布局指南：

• 输出电容：输出电容 (C_{out}) 应靠近 VOUT 引脚放置，其接地端应靠近 GND 引脚，以减少输出端的开关噪声。
• FB 电阻：FB 电阻应靠近 FB 引脚和 GND 引脚放置，有助于提高输出电流的精度。
• SW 引脚：SW 引脚承载高电流且具有快速的上升和下降沿，因此与电感的连接应尽可能短而宽，以减少寄生电感和电阻。
• 输入电容：输入电容 (C_{IN}) 应靠近 VIN 引脚和 GND 引脚，以减少器件看到的输入纹波。如果可能，选择更高值的电容。
• 信号地和功率地：建议使用短走线将信号地与功率地分开，并在靠近 GND 引脚的单点连接。

总结

TPS923610/1/2 系列同步升压 LED 驱动器以其卓越的性能、丰富的功能和广泛的应用领域，为电子工程师提供了一个理想的解决方案。无论是在低功耗应用还是高亮度照明场景中，它都能展现出出色的表现。在设计过程中，合理选择元件参数和优化布局，能够充分发挥其优势，实现高效、稳定的 LED 驱动。你在实际应用中是否遇到过类似的 LED 驱动问题？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。