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AP3012,Bias负电压输出电源设计,LED背光驱动

AP3012】Bias负电压输出电源设计,LED背光驱动

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AP3012 详细介绍
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AP3012】1.5MHz的固定频率振荡器,具有电流模式的PWM DC/DC转换器,AP3012具有内部过压保护OVP功能,其开关电流达到500mA,AP3012封装方式为SOT23-5。
AP3012的应用系统,属于STEP UP的非隔离型DC/DC变换电路,能够在2.6~16V的电压条件下工作,输出的直流电压透过反馈端的分压电阻进行控制,得到负载所需的工作电压,其输入与输出的电压不能相差太小,否则会出现功能异常。
AP3012外围线路简单,当输入电压为5V、负载为9寸LED背光屏幕时,输出效率达到86%;AP3012成本低,体积小(SOT23-5),占用PCB面积小;外部仅需要6个组件,1.5MHz的振荡频率,使得外围的电感、电容的值很小,因此能有较低的电路成本;AP3012可提供显示器所需的BIAS电压,能够以恒压方式驱动LED背光屏幕,也能够用于LCD屏幕偏压的产生。
组件分布上,输入电容、振荡电感、分压电阻等尽量靠近AP3012,输入、输出的线路尽量粗短,输出二极管最好使用肖特基二极管,选取ESR小的电容,电感的线圈电阻要小,避免线路损耗大而降低其效率。
 

1、AP3012的性能参数:
AP3012输入电压范围:2.6~16V;
AP3012关断电流:1uA;
AP3012静态电流:3.5mA;
AP3012开关电流:500mA;
AP3012开关频率:1.5MHz;
AP3012过压保护电压:29V;
AP3012软启动时间:550uS;
AP3012反馈检测电压:1.25V,反馈端输入电流典型值为45nA;
AP3012具有SHDN功能,最高SHDN电压为1.5V;
AP3012内建过压保护功能,过压保护为29V;
AP3012内建软启动功能,以降低电路系统的浪涌电流。

2、AP3012的基本应用电路:


图1 AP3012的基本应用电路

输出电压通过下式计算:
VO=1.25*(1+R1/R2)



3、 AP3012对LCD屏W-LED驱动的设计思路:
目前在5’-9’LED屏中,其LED的结构为3*5、3*7、3*9(LED串联数*LED并联数),这样,只需要给出3个LED串联时的点灯电压,就能够满足LED发光要求. 


图2 目前较流行的LCD屏的W-LED架构

W-LED的正向压降典型值为3.3V,此时三个W-LED串联,其需要的电压为9.9V,由于LCD屏对每串联通路的W-LED电流规格为20mA,在每路的均流电阻上的压降约为0.2V,要达到LCD屏的点灯规格,此时整个LCD屏要求的输入电压为10.1V。这时,调整AP3012电路的分压电阻,即可以得到需要的电压值。输出电压的计算:VO=1.25*(1+R1/R2)
AP3012对LCD屏W-LED的驱动电路:


图3 AP3012对LCD屏W-LED的驱动电路

4、 AP3012在LCD屏偏压电路的应用:
(1)、AP3012正负电压产生电路(一)


图4 AP3012正负电压产生电路(一)

  本电路结构简单,但V-比V+约低0.3V,输出电压通过分压电阻进行调节,计算公式:
  VO=1.25*(1+R1/R2)
  (2)、AP3012正负电压产生电路(二)


图5 AP3012正负电压产生电路(二)


本电路比上电路(一)多一个肖特基二极管,但正负电压较对称,输出电压通过分压电阻进行调节,计算公式:
VO=1.25*(1+R1/R2)
5、 AP3012的特点:
AP3012的应用系统,属于非隔离型的DC/DC变换电路,能够在2.6~16V的电压条件下工作,输出的直流电压通过反馈端的分压电阻进行控制,得到负载所需的工作电压。
6、 功耗及关断的控制:
(一)AP3012的功耗
由于AP3012的电路属于STEP UP的非隔离型的DC/DC变换电路,因此,其输入与输出的电压不能相差太小,否则会出现功能异常:
对于LCD屏W-LED的驱动,其输出电压约为10V,当输入电压超过8.5V时,如果此时IC处于Shut Down状态,其输入电压会直接通过升压电感、肖特基二极管到达输出端,会使LCD屏W-LED微亮,出现电路不能关断的状态。,建议输入电压为5V。
输入电压过高,还会导致AP3012的功耗增大,发热严重,进而触发内部的温度保护电路,使系统工作状态异常。
(二)AP3012的关断控制:
对于要求输入电压低于某个值而关断输出的电路,需要考虑对SHUN端的电压控制,以达到低压检测、关断IC工作的目的,其电路如下:


图6

R3、R4的选择:
VIN=V4*(1+R3/R4)
说明:
VIN:被要求的最低关断电压;
V4:SHUN的最低要求电压。
7、 AP3012效率的测试:
测试示意图:

 
图7

计算公式:
η=(VIN*IIN/VOUT*IOUT)*100%

8、 AP3012的优势
AP3012是一个内部具有固定频率的振荡器,电流模式的PWM DC/DC转换器,其外围线路简单,驱动能力强,效率高。AP3012的开关电流达到500mA;当输入电压为5V、负载为9’LED背光屏时,输出效率达到86%;
AP3012自身成本低,体积小(SOT23-5),占用PCB面积小;
AP3012的外部仅需要6个元件,由于其高达1.5MHz的振荡频率,使得外围的电感、电容的值很小,整个电路的成本就非常低;
AP3012应用灵活,可以提供显示屏所需的BIAS电压,既能够以恒压方式驱动LED背光屏, 也能够用于LCD屏的偏压的产生。
9、 应用注意
元件排布上,输入电容、振荡电感、分压电阻等尽量靠近AP3012,输入、输出的线路尽量粗短,输出 二极管最好使用肖特基二极管,选取ESR小的电容,电感的线圈电阻要小,避免线路损耗大而降低其效率。               


 


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