摘要: 本应用笔记讨论了驱动具有恒流(内部电流限制)漏极开路端口的led的各种技术。
本应用笔记讨论了使用MAX6956和MAX6957 I(2)C和SPI恒流静态LED驱动器驱动LED的技术。这些技术可以应用于其他具有恒流(内部电流限制)开漏汇输出的I/O扩展器。
MAX6956和MAX6957的标准LED连接如图1所示。负载通常是单个LED,但也可以是串联的双LED(如图所示),具体取决于LED的选择和电源电压。驱动LED所需的最小电源电压V+((MIN))可使用以下公式计算:
V+((MIN)) = (V(PORT) + V(LED))伏
其中V(PORT)是在输入所需负载电流时穿过输出端口的压降(MAX6956和MAX6957在24mA时为0.6V)
V(LED)是在所需负载电流下LED(s)的电压降(红色LED通常在1.8V至2.4V范围内,蓝色,白色和高效绿色LED通常在3V至4.2V范围内)。
图1所示。标准LED连接。
图1显示了返回到驱动电源电压的LED输出负载。这通常是最方便的负载供应。但是,如果需要,负载可以连接到较低的电压。使用低电压LED电源的一个很好的理由是通过更好地匹配LED正向电压来提高效率和减少驱动器耗散。图2所示的示例演示了RGB三极管驱动,使用驱动器5V电源作为高正向电压蓝色和绿色LED的电源,以及3.3V电源作为低正向电压红色LED的电源。
图2。将led连接到多个电源。
负载不能连接到高于MAX6956或MAX6957芯片电源V+的电压,因为这些输出端口没有过压保护。当驱动器和负载使用不同的电源时,要注意考虑上电顺序,以避免输出比芯片电源高。如果3.3V电源在5V电源之前上电,这将发生在图2电路中。
多个led可以并联驱动,以共享来自单个输出的电流(图3)。如果led的正向电压不匹配,“镇流器”电阻R1和R2有助于led之间的电流平衡。在许多情况下,相同类型和制造商的现代led匹配得足够好,电阻可以忽略不计强度不匹配。
图3。从一个输出驱动多个led。
MAX6956和MAX6957的输出端口可以吸收到24mA。如果需要更大的负载电流,可以将多个端口以线或并联方式并联以驱动单个负载(图4)。由于每个输出都是恒流接收器,因此并联输出不需要同时打开,因为每个输出在启用时只会接收其编程的恒流。并联输出也增加了LED强度控制的分辨率。MAX6956和MAX6957提供电流控制,每个输出16步。Wire-ORing两个输出将当前分辨率加倍到32步(超过当前范围的两倍),三个输出Wire-ORing提供48步(超过当前范围的三倍),依此类推。请注意,无论并联输出的数量如何,每一步的电流量保持不变。
图4。并联输出以增加驱动电流。
如前所述,输出负载不能连接到高于MAX6956或MAX6957电源的电压。如果MAX6956或MAX6957在低电压下工作,不足以驱动led,例如2.5V,这可能会导致问题。此外,5.5V最大电源电压限制串联LED连接到2个红色LED(图1),只有一个蓝色或白色LED。
图5所示的电路使用一个单晶体管电平移位器,允许使用更高的电压来驱动LED,同时保持LED驱动器输出的恒流行为。Q1作为共基(级联码)电流开关。端口输出VPORT被限制为安全电压(V+ - V(BE)),因为Q1的基极与驱动器电源电压V+相连。端口的恒流Iport将流过Q1的集电极和LED负载,较少Q1所采取的小基极电流。通过选择一个合理的高增益(B >100)晶体管为Q1。
图5。从更高的电压驱动led。
晶体管Q1集电极能达到的最低电压为(V+ - V(BE) + V(CE))伏,或约(V+ - 0.5V)。因此,led可用的最大驱动电压为(V(EXT) - V+ + 0.5V)伏。MAX6956或MAX6957的输出功率为(V(端口)× I(端口))= ((V+ - V(BE)) × I(端口))瓦,与LED电源电压V(ext)无关。通管Q1将吸收多余的LED电源电压,而不是在LED上下降,因此将耗散((V(EXT) - V(LED) - V+ + V(BE)) × I(PORT))瓦。
为了获得更大的驱动电流和更高的电压,可以将图4和图5的电路组合起来。与图5所示的单通晶体管的发射极相连,需要多个端口(图4中有2个端口并联)。只需要一个外部通管,额定所有并联端口的总电流。
图5所示电路的一个限制是Q1的集电极不能低于(V+ - V(BE) + V(CE(sat)),仅略低于V+。如果V+很高,例如5V,那么MAX6956或MAX6957不仅会由于其输出端的高压降而耗散高功率,而且led可用的电压净空也会减少。一个简单的解决方案是使用串联齐纳二极管将Q1的基极偏置到较低的电压。只需要一个齐纳二极管就可以服务于多个通路晶体管,如图6中的示例电路所示。在这个电路中,当电源电压从4.5V到5.5V变化时,MAX6956或MAX6957下降约1.5V到2.5V。
图6。使用齐纳二极管,以减少驱动器的净空。
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