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关于tps61185应用

时间:10-02 整理:3721RD 点击:

我要用tps61185做个背光控制板,输入电压是5v,连接8路led,每路串联12个3-3.2v/20mA的3mm白光led,所以输出电压要36v,输出电流是0.15a左右。

因为比较菜鸟,所以自己按照规格书画了pcb但是没把握,不知道画的对不对,还有原件的参数选择也不知道是否正确,所以还望老师能给与帮助。

附pcb图:

jianhua,

   关于TPS61185的外围器件的选型,请上传原理图以便帮忙确认是否正确。

关于layout, 电路都是可以参考TI的EVM板的: www.ti.com.cn/.../getliterature.tsp  (两者十分相似)

在你的layout中,VDD的bypass电容再靠近一点更好,SW与电感/二极管连接的铜箔再宽一点更加好。

选料上,因为你的输入电压时5V,相比较更低,所以建议采用更高一点饱和电流的电感。

非常感谢您的指导,evm板的pdf我画的时候是参考了。除了您指出的几点以外,走线没错吧?另外,电感选择什么样的参数比较合适能给出具体的参数么?还望进一步指教!

其他的应该没有什么问题了,实际上还是需要做成板子来验证最为准确。

电感建议选择10uH, 1.9A饱和电流(及以上)。

按照你的参数计算,占空比在88%左右,接近规格上限89%,而且输入一定会存在一定纹波,也就是说实际输入电压可能不足5V,占空比可能更高,所以如果条件允许的话,建议你提高输入电压。

电感我现在选择的是10uh 2a的。电压没办法,是采用usb供电,所以没办法提高。带8路12串联的3v白光led应该可以吧?

电感10u/2A是可以的,如果输入电压来自USB, 需要确认的是USB够输出大约1.62A的最大电流。并且保证USB电压不要低于5V. (通常的USB接口难以提供这么大的电流)。

关于输入电压,你需要尽量减小输入纹波,选择低ESR的陶瓷电容,多个并联。(尽管如此,如上所言,duty上仍具有风险)。

嗯,usb的电流确实是一个问题,接usb3.0的话也就900ma的电流,我是用于键盘的背光系统,所以先天不足也没办法。您说的陶瓷电容串联是指哪个位置的电容?用几颗多少参数的电容串联还望进一步详细指导!

我说指的是输入电容,如你之前提供的电路图中C1,  4.7uF。采用电容并联目的只是为了进一步较小输入电容的ESR,而达到减小输入电压的纹波的效果,例如之上,可以采用2.2uF+4.7uF两个陶瓷电容并联。

好的,明白了,非常感谢老师的耐心指导!以后遇到问题再来请教!祝您健康快乐每一天!

好的。

另外,输出是8路LED,  如果亮度是足够的话,可以通过减少路来解决输入电流过大的问题,否则需要额外采用adptor供电,而非USB。

好像不需要这么大的电流吧,我的灯每个只有20ma,那么一路的电流也就20ma,8路的话就是0.16a啊,需要1.6a的供电吗?

另外,减少路的话,灯数就不够了。增加每路的串联数量的话电压就成问题了。

LED 需要选VF=3V, 到3.2V话输出电压将高达38.2V,超出推荐值38V, 有风险。

输出电流虽然只有160mA, 但是输入电压5V远比输出电压36V低,按照功率等效Iin*Vin*η=Vo*Io

可以推出输入的平均电流是Iin=Vo*Io/(Vin*η) =36*0.16/(5*0.85)=1.35A, (记效率85%,实际可能略高)

输入峰值电流Ip= Iave+△I/2, △I是电感纹波电流,计算如下Uin=L*△I/DT   D是占空比88%,T=I/f,取最小可能频率0.8MHz, 得到最大可能电感纹波电流△I= Uin*D/Lf =5*0.88/(10*0.8)= 0.55A( 其中还未考虑实际的最小感量值)

则可知道Ip= Iave+△I/2=1.35+0.55/2=1.62A

附件是boost的原理与计算,你可以参考,与我的推算略有差异,但是都是可以的。附件输入平均电流的计算Iave=Io/(1-D)=0.16/(1-0.88)=1.33A, 两者十分接近。

回答的这么详细,真的太感谢了!如果是这样的话,看来采用这个方案也不是最好的方案,如果按照38v最大输出,那么L1和R1该采用多大值?现在市售很多机械键盘有100多个led的背光也是采用usb5v输入的,有没有更好更合适的方案?望指教!

回答的这么详细,真的太感谢了!如果是这样的话,看来采用这个方案也不是最好的方案,如果按照38v最大输出,那么L1和R1该采用多大值?现在市售很多机械键盘有100多个led的背光也是采用usb5v输入的,有没有更好更合适的方案?望指教!

类似功能的芯片比较多,如TPS61195:   www.ti.com.cn/.../getliterature.tsp

45V的mos耐压,2.5A的最小MOS峰值电流可以实现更大功率的输出。

其实会有一个问题需要考虑,如之前提到的,USB的带载能力即最大输出电流,所以实际要确认的是在有效的USB最大输出电流下能实现的最大LED背光亮度是否符合条件?

通常L的推荐选值是10uH, 如之前推荐饱和电流需要大于1.62A(可选择高出20%),R决定输出电流,计算如下:Ifb=Viset/Riset*Kiset  ( 见datasheet: www.ti.com.cn/.../getliterature.tsp 第十三页, Viset是Iset 脚电压1.229V, Riset是R1,即Iset电阻,Kiset是常数980, 所以当输出LED灯电流时20mA时, R1电阻是Riset=R1=Viset*Kiset/Ifb=1.229*980/20mA=60K)

那么,在输入电压不变的情况下,哪个原件是调节输出电压的?如何计算?

虽然led的电压是3-3.2v的,但是,3v的亮度已经符合要求了,所以61185应该也是勉强够用了吧?至于灯的电流虽然是20ma的,但是用20ma的话恐怕led的寿命会有影响,所以打算用到18ma的电流就可以了。

输出电压有LED决定,如果LED灯 VF=3V, 12个LED串联,输出电压就是12*3=36V, 这个电压并不由芯片决定。

类似TPS61185之类的LED驱动芯片都是采用定电流的设计,之前提过电流是由Iset电阻决定,而电压则由LED Vf与串联个数决定。

如果输出电流是18mA, 修改Rset电阻到67k即可。

非常感谢,明白了,还有一个问题,板子做好后如果要测试实际输出电压和电流的话要在那几个位置检测?

电压直接测试二极管输出到输出电容,或者到LED连接处都是没有问题的, 测试电流需要用电流够表,与LED串起来测试即可,如果是总电流,在Vout处连线测试。

老师,考虑到输出电压高,决定接受您推荐的61195方案,以上是重新做的方案,请您百忙中帮我再看看是否有问题。

输出电流还是每路18ma,按照公式计算:R1=1.229/18*1060=72K,这样计算正确吗?

电流计算参照: www.ti.com.cn/.../getliterature.tsp  第十二页, 所以你的计算是对的。

关于layout, 建议你参考EVM板: www.ti.com.cn/.../getliterature.tsp

建议按照参照采用双面板,sw的两个脚可以不用分开,不建议在零件下走线,可以打孔,另外就是芯片是内置MOS,是通过powerpad散热的,所以在芯片底部打孔到第二面,在通过第二面的GND铜箔散热。C4 pad2与电感所在的大pad之间的链接可以更加宽(你的图中采用电容pad处的连接)等等

嗯,谢谢老师!

如果采用双面板的话,打孔散热的铜箔和底层的铜箔连接并连接到GND,那么直接连接GND的引脚是否可以直接过孔连接底层的铜箔而不需要另外再走线连接到顶层的GND?

另外,您指出usb的供电电流是个软肋,那么我如果考虑用1394接口作为LED的供电(1394是12v,1.5A),输入变成12v的话,那么我上述方案中的哪些原件参数需要调整?

芯片的GND直接连接powerpad就可以了,不需要打孔。芯片powerpad底部打孔到背面,这些都作为GND铜箔。

将输入源改为12V/1.5A, 零件上选取注意输入电容规格要超过12V, 原来是超过5V。电感选取,饱和电流没有之前5V那么大,可以略小一点(根据之前的方法计算), 其他的应该还好。

老师,上图是按照您的意见重新进行调整后的图,改用12v输入后电感改成4.7uh,输入电容耐压选用25v,输出电容耐压50v,输出电流不变,所以R1也不需要变,别的元件参数应该也不需要动了,不知道对不对。整体布局没问题后再按照您的意见参考evm板调整。

EN的铜箔不要延伸的电感之下, R5/R6的铜箔也不需要走在电容C3之下,直接从C3上面连接就可以了。

layout完成后,建议做成板子验证,因为最终还是要按照测试的结果来判定。(输入电压改到12V,如上你提到的改动,其他的就并不需要了.)

老师,非常感谢您这些天来如此耐心细致的解答,真的是不厌其烦,受益良多。暂时没有别的问题了,遇到问题再来请教,祝您万事如意!谢谢!

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