4.5W、600流明 USB Type-C LED 应急灯,使用 MP3202、1.4MHz LED 驱动器

出处:维库电子市场网 发布于:2024-07-10 16:21:51 | 250 次阅读

  使用 SOT23-6 MP3202 芯片的应急 LED 灯电路。该板结构紧凑,可以使用手机 USB Type C、移动电源或任何便携式 5V 电源供电。控制器芯片先进,开关频率高(1.4MHz),因此PCB布局设计时应考虑起始接地、低阻抗接地路径、电源层PCB NET连接等因素。该电路使用 24 个 30 流明 2835 封装 LED 的串并联组合。LED 的色温为 4000K,接近日光。
  稍作修改,这款 LED 灯的额定功率可高达 12W。然而,在这种情况下,电路会消耗大量电流,从而迅速耗尽电池,这与紧凑、便携和持久的应急灯的目的形成鲜明对比。
  电路分析
  原理图1所示为原理图。电路的核心是单片电源系统 MP32021.
 
   图 1:使用 MP3202 1.4MHz 驱动器的 4.5W 600 流明 LED 应急灯原理图
  根据数据表:“MP3202 是一款升压变换器,设计用于从 5V 系统电源轨驱动多达 39 个白光 LED(13 串,每串 3 个 LED)。MP3202 采用电流模式、固定频率架构来调节 LED 电流,通过外部电流检测电阻器进行测量。其 104mV 的低反馈电压可降低功率损耗并提高效率。OV引脚监控输出电压,如果由于开路条件而出现过压情况,则关闭转换器。MP3202 具有欠压锁定、限流和热过载保护功能,可防止在输出过载时造成损坏。MP3202 采用小型 6 引脚 TSOT23 或 8 引脚 QFN (2mm x 2mm) 封装。
  USB 是一个USB4135 Type-C 连接器,用于将电源连接到电路板(图 2)。R2 和 R3 是 CC1 和 CC2 引脚的下拉电阻器,用于将 Type-C 端口定义为负载连接器,而不是充电器。C1 和 C2 是输入电容,用于降低噪声并稳定控制器。R1是一个上拉电阻,用于使能IC1,因为EN引脚不能悬空。L1 是一个微型 10uH 电感器。与 D1 结合使用2和 IC1,它构建了一个升压转换器电路。C3 稳定输出并降低输出噪声。D2 ...D25 是 0.2W 2835 4000K LED,每个 LED 可提供高达 30 流明的流明。
    图 2:Type-C USB4135 USB 连接器
  要将此板与手机一起使用,应使用 R4 和 R5 反馈电阻将板的电流消耗(输入电流)限制在 500mA 以下。R4 和 R5 值应等于 800mR 至 1R,1%-1206。这可能是手机的最大可能功率。LED的电流(不是输入电流)可以使用公式1计算。如果您不使用手机为电路板供电,请将 LED 的电流限制在 440mA 以下,因为每个 LED 的最大额定电流约为 60mA,电感器的饱和电流约为 1A。建议提供稍低的电流(50mA至55mA)并且不要触及上限,以实现更长的LED寿命。我的选择是两个 500mR-1% 电阻器,可提供 416mA 电流。
   PCB布局
  图3显示了PCB布局3.它是一个两层板,遵循了几个PCB设计规则,以确保电路的平稳可靠运行。
  Figure 3: PCB layout of the 4.5-W 600-Lumen LED Emergency Light Using MP3202 1.4MHz Driver.

  图 3:使用 MP3202 1.4MHz 驱动器的 4.5W 600 流明 LED 应急灯的 PCB 布局

  要为如此高频和相对高电流的转换器设计 PCB,您应该始终使用平面而不是轨道来连接大电流 PCB NET。图 3 给出了有关此类设计实践的线索。正确的接地也是一个重要因素。顶层遵循无环路和起始形接地,多个过孔将顶层连接到底部,以减小接地的阻抗和回路尺寸。底层几乎是一个实心接地层,PCB的背面没有焊接任何元件。这些设计规则有助于降低PCB板的EMI和噪声。图4显示了PCB板的组装图。
    图 4:使用 MP3202 1.4MHz 驱动器的 4.5W LED 应急灯装配图
  我还使用示波器检查了芯片的开关频率(图 5)。转换器的开关频率固定在1.4MHz,脉冲幅度约为8.5V。
   图 5:MP3202 LED 驱动器的开关频率和幅度
  您应该将电感器部件号更改为更强大的部件号,以实现更高的 LED 功率。肖特基二极管的额定电流为3A,但SMB或SMC可能是更适合满足功耗问题的封装类型。
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