采用MAX16834设计buck-boost LED驱动器
本参考设计用于buck-boost LED驱动器。设计采用电流模式高亮度LED驱动器MAX16834，利用MAX16834评估(EV)板实现此设计方案。本应用笔记提供设计说明、原理图、材料清单(BOM)以及性能数据。 该参考设计中，buck-boost转换器(以输入电压为参考)从7V至18V直流电源产生驱动4个白光LED (WLED)的350mA电流，设计采用MAX16834电流模式高亮度(HB) LED驱动器。
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/180870.htmMAX16834 pdf datasheet:http://www.elecfans.com/soft/39/2008/200808187352.html
LED驱动器规范
- 输入电压：7V至18V
- 输入电压纹波：100mVP-P
- LED电流：350mA
- LED电流纹波：5% (最大值)
- LED正向电压：3.5V (350mA时)
- LED数量：4只(最大值)
- 输出过压保护：17.2V
输入端
- VIN、PGND：电源输入
- PWMDIM、SGND：PWM调光输入
输出端
- LED+：连接LED阳极至LED+
- LED-：连接LED阴极至LED-
详细电路(PDF, 60.64kB)
图1. MAX16834EVKIT用于实现参考设计的功能
图2. LED驱动器原理图
元件列表* (材料清单BOM)
| Designator | Quantity | Description |
| C1, C7, C8 | 3 | 2.2µF, 25V X7R, ceramic capacitor (0805) |
| C2 | 1 | 2.2µF, 25V X7R, ceramic capacitor (0805) |
| C11 | 1 | 10µF, 16V X7R, ceramic capacitor (1206) |
| C3, C12, C14, C15 | 4 | 0.1µF, 16V X7R, ceramic capacitor (0603) |
| C13 | 1 | 1.5nF, 10V X7R, ceramic capacitor (0603) |
| C16, C18 | 2 | 1nF, 10V X7R, ceramic capacitor (0603) |
| Cx | 1 | 100pF, 10V X7R, ceramic capacitor (0603) |
| D1 | 1 | MAZS0680ML, 6.8V Zener diode, SSMINI |
| D2 | 1 | B160B, 1A, 60V Schottky diode |
| L1 | 1 | MMS1038-223ML, 22µH, 2.34A inductor |
| N1, N2 | 2 | SI2318DS, 40V, 3A, n-channel MOSFET (SOT23) |
| R1 | 1 | 34kΩ ±1% resistor (0402) |
| R2 | 1 | 9.53kΩ ±1% resistor (0402) |
| R7 | 1 | 2.2kΩ ±1% resistor (0805) |
| R5 | 1 | 0.56kΩ ±1% resistor (0803) |
| R9 | 1 | 0.15Ω ±1% resistor (0603) |
| R10 | 1 | 310Ω ±1% resistor (0402) |
| R11 | 1 | 243kΩ ±1% resistor (0402) |
| R12 | 1 | 22.1kΩ ±1% resistor (0402) |
| R13 | 1 | 13.1kΩ ±1% resistor (0402) |
| R14 | 1 | 10kΩ ±% resistor (0402) |
| R15 | 1 | 11kΩ ±1% resistor (0402) |
| R16 | 1 | 23.2kΩ ±1% resistor (0402) |
| R17 | 1 | 26.7kΩ ±1% resistor (0402) |
| U1 | 1 | MAX16834ATP+ 20-pin, 4mm x 4mm TQFN-EP |
详细说明
将boost转换器输出负端连接到输入电源正端，构成buck-boost转换器(以输入电压为参考)。
在此设计一款buck-boost转换器(以输入电压为参考)，从7V至18V直流电源产生350mA电流，驱动4个白光LED (WLED) (每个WLED在350mA时的正向压降为3.5V)。MAX16834 HB LED驱动器集成了峰值电流模式控制器，工作于CCM (连续导通模式)，开关频率为495kHz。开关频率通过R15电阻(11kΩ)设置。
输入、输出电压变化时，MAX16834控制电感的峰值电流，保证LED的电流为350mA。检测LED回路的电流检测电阻两端的电压，然后将其在内部放大9.9倍，这样可以减小检测电阻的阻值，从而提高效率。经过放大的电压与R16和R17设定的基准电压进行比较，其差值由一个
转换器设计
转换器设计参数如下：
- 输入电压范围：7V至18V
- 输入电压纹波：100mVP-P
- LED正向最大电压：14V (即4 x 3.5V)
- LED电流：350mA
- LED电流纹波：5% (最大值)
- 开关频率：455kHz
按照式1计算N2的最大占空比：
其中，VLEDMAX是LED最大电压，VINMIN是最低输入电压，VD是二极管压降，VDS是FET开关导通时的平均压降。
本应用中，DMAX为0.69。
电感(L1)选择
选择电感，需要知道其电感量和峰值电流。峰值电感电流可用式2计算：
其中，ILAVG为平均电感电流，ΔIL为电感电流纹波，表示为平均电感电流的百分比：
允许电流纹波ΔIL为30%，代入已知参数，可以得到：
最小电感量可由式5计算：
其中，fSW为开关频率。考虑到20%的容差，可得LMIN = 17µH，此处选择22µH电感。
开关检流电阻(R9)
正常工作时，开关检流电阻两端的电压最大值不应高于250mV，如果检流电阻的电压达到300mV (典型值)，转换器将关断。R9上的电压决定了开关周期中导通脉冲的宽度，芯片内部提供了前沿屏蔽电路，可防止开关MOSFET提前关断。R9的计算如式6所示：
计算得到：R9 = 0.133Ω，这里R9选择0.15Ω。
斜率补偿电容(C13)
众所周知，在峰值电流模式控制中，CCM boost转换器的占空比超过50%时环路将出现不稳定，需要引入适当的斜率补偿，以消除由谐波分量引起的不稳定性。MAX16834具有内部斜坡发生器，用于斜率补偿。在每个开关周期开始时，斜坡电压复位，然后按外部电容C13设定的速率上升，C13由内部的100µA电流源进行充电，斜坡电压与R9两端的电压内部叠加。C13的计算如式7所示：
其中，VSLOPE为：
从式7和式8可以得到：C13 = 1.57nF，实际选取1.5nF电容。
LED检流电阻(R5)
利用式9计算R5：
在此应用中，取VREFI = 1.94V，得到：R5 = 0.56Ω。
滤波电容
输出电容COUT (C7与C8的并联电容)按式10计算：
其中，ΔVLED为输出电压纹波的最大峰峰值，它取决于最大电流纹波和此电流下LED的动态阻抗。为延长LED使用寿命并保证其色度，LED上的纹波电流应小于其平均电流的5%。本应用中，计算得到COUT为3µF，故电容C7、C8均选用2.2µF/50V。
由式11计算输入电容(C1、C2的并联电容)：
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