MAX25510/MAX25511：4通道低電壓LED背光驅(qū)動器的卓越之選

在當(dāng)今的電子設(shè)備中，LED背光驅(qū)動技術(shù)至關(guān)重要，尤其是在汽車顯示等應(yīng)用場景。Analog Devices的MAX25510/MAX25511 4通道低電壓LED背光驅(qū)動器，憑借其集成的升壓轉(zhuǎn)換器和眾多出色特性，成為了工程師們的理想選擇。

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一、產(chǎn)品概述

MAX25510/MAX25511是專門為汽車顯示設(shè)計的4通道背光驅(qū)動IC，集成了升壓轉(zhuǎn)換器。其集成的電流輸出每個通道可吸收高達(dá)120mA的LED電流，輸入電壓范圍寬達(dá)3V至36V，能在汽車應(yīng)用中提供高達(dá)40V的負(fù)載突降電壓保護(hù)。該IC主要由三大部分組成：具有峰值電流模式控制的DC - DC轉(zhuǎn)換器，可實(shí)現(xiàn)升壓或SEPIC型開關(guān)模式電源；4通道LED驅(qū)動器，每通道具有高達(dá)120mA的恒流吸收能力；以及邏輯控制塊。

二、關(guān)鍵特性

（一）電壓適應(yīng)性

1. 啟動后低電壓運(yùn)行：啟動后，該驅(qū)動器可在低至3V的輸入電壓下繼續(xù)運(yùn)行。不過在極低輸入電壓時，升壓轉(zhuǎn)換器效率會降低，輸入電流可能會大幅升高。當(dāng)輸入電壓低于特定閾值 (V{LVF}) 時，升壓轉(zhuǎn)換器電流限制會自動增加到 (I{LIMLV}) ，若開關(guān)頻率大于1.4MHz，還會降低開關(guān)頻率。
2. 高電壓操作：當(dāng)輸入電壓超過 (V_{LDUMP_TH}) 時，NGATE輸出跟隨IN電壓，外部nMOSFET作為源極跟隨器工作，此時nMOSFET的功耗會高于正常水平。

（二）頻率與頻譜特性

1. 寬頻率范圍：內(nèi)部電流模式開關(guān)DC - DC轉(zhuǎn)換器的工作頻率范圍為400kHz至2.2MHz，可通過連接在RT引腳到GND的電阻進(jìn)行編程。
2. 頻譜擴(kuò)展：具備頻譜擴(kuò)展功能，可降低開關(guān)頻率及其諧波處的峰值電磁干擾（EMI）。該功能可在設(shè)備啟動時通過SET引腳啟用或禁用，但使用外部同步時會禁用。

（三）調(diào)光與控制

1. PWM調(diào)光：可使用施加到DIM引腳的外部PWM信號進(jìn)行調(diào)光，最小脈沖寬度為300ns。在相移模式下，設(shè)備能跟蹤DIM引腳外部PWM調(diào)光輸入的頻率變化。
2. 相移調(diào)光：可選擇輸出通道的相移調(diào)光，以進(jìn)一步降低EMI。
3. ADIM模擬調(diào)光：施加到ADIM引腳的脈沖序列可根據(jù)信號的占空比降低ISET設(shè)置的電流值。

（四）保護(hù)與診斷功能

1. 過壓與欠壓保護(hù)：具備輸出過壓和欠壓保護(hù)功能。當(dāng)檢測到欠壓時，F(xiàn)LTB引腳會拉低，設(shè)備需通過切換EN引腳或電源來重啟。
2. LED故障檢測：能檢測開路和短路LED。檢測到開路LED時，會將其從內(nèi)部最小OUT_電壓檢測器斷開；檢測到短路LED時，會斷開受影響的LED串，并拉低FLTB輸出標(biāo)志。
3. 熱關(guān)斷：當(dāng)達(dá)到熱關(guān)斷溫度 (T_{SHDN}) 時，設(shè)備會立即禁用，當(dāng)結(jié)溫下降17°C時，設(shè)備重新啟用并進(jìn)行軟啟動。

三、引腳配置與功能

（一）主要引腳功能

1. DRAIN：內(nèi)部開關(guān)功率nMOSFET的漏極連接，需連接到外部電感器和整流二極管。
2. IN：輸入電壓引腳，需連接到受保護(hù)的電池，并使用至少2.2μF與0.1μF并聯(lián)的電容進(jìn)行旁路。
3. NGATE：外部串聯(lián)nMOSFET的柵極連接，由內(nèi)部電荷泵驅(qū)動。
4. BSTMON：升壓電壓監(jiān)測輸入，通過電阻分壓器設(shè)置最大升壓輸出電壓。
5. RT：振蕩器定時電阻連接，用于編程開關(guān)頻率，也可通過施加交流耦合外部時鐘實(shí)現(xiàn)與外部時鐘同步。

（二）引腳使用注意事項

在使用這些引腳時，要特別注意引腳的連接方式和相關(guān)元件的選擇。例如，RT引腳的電阻值必須在規(guī)定范圍內(nèi)，否則升壓轉(zhuǎn)換器可能無法啟動。

四、應(yīng)用電路設(shè)計

（一）DC - DC轉(zhuǎn)換器拓?fù)溥x擇

根據(jù)LED串的正向電壓與輸入電源電壓范圍的關(guān)系，可選擇升壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)浠騍EPIC拓?fù)洹Ｈ鬖ED串正向電壓始終大于輸入電源電壓范圍，選擇升壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)洌蝗鬖ED串正向電壓在電源電壓范圍內(nèi)，則選擇SEPIC拓?fù)洹?/p>

（二）功率電路設(shè)計步驟

1. 確定參數(shù)：確定所需的輸入電源電壓范圍、驅(qū)動LED串所需的最大電壓 (V{LED}) 和總輸出電流 (I{LED}) 。
2. 計算最大占空比：根據(jù)所選拓?fù)?，使用相?yīng)公式計算最大占空比 (D_{MAX}) 。
3. 選擇開關(guān)頻率：根據(jù)空間、噪聲和效率約束選擇開關(guān)頻率 (f_{sw}) 。

（三）元件選擇

1. 輸出電容器：選擇輸出電容器時，要將峰 - 峰輸出電壓紋波限制在250mV以內(nèi)，以獲得穩(wěn)定的輸出電流?？墒褂玫虴SR陶瓷電容器并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)所需的大容量電容。
2. 整流二極管：選擇肖特基整流二極管，其正向壓降小，反向恢復(fù)損耗低，可降低MOSFET開關(guān)損耗和EMI。
3. 反饋補(bǔ)償：為避免右半平面（RHP）零的影響，需進(jìn)行反饋補(bǔ)償，計算補(bǔ)償電阻 (R{COMP}) 和補(bǔ)償電容 (C{COMP}) 的值。

五、熱考慮與PCB布局

（一）熱考慮

芯片的功耗主要由電流吸收功率損耗、設(shè)備工作電流功率損耗、內(nèi)部MOSFET的 (R_{DS(ON)}) 功率損耗和內(nèi)部MOSFET的開關(guān)損耗四部分組成。通過計算總功耗，可進(jìn)一步計算出最大環(huán)境溫度下的結(jié)溫，確保結(jié)溫不超過+150°C。

（二）PCB布局

在進(jìn)行PCB布局時，要特別注意減少噪聲干擾。例如，將V18上的旁路電容器盡可能靠近器件連接；為開關(guān)轉(zhuǎn)換器功率電路設(shè)置功率接地平面；減小功率電路中高頻開關(guān)電流環(huán)路的面積等。

六、總結(jié)

MAX25510/MAX25511 4通道低電壓LED背光驅(qū)動器憑借其出色的性能、豐富的功能和完善的保護(hù)機(jī)制，為汽車顯示等應(yīng)用提供了可靠的解決方案。在實(shí)際設(shè)計中，工程師們需要根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理選擇元件和進(jìn)行電路設(shè)計，以充分發(fā)揮該驅(qū)動器的優(yōu)勢。你在使用這類驅(qū)動器時遇到過哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。