XL30XX系列 LED 驅動產品列表
| XLSEMI 降壓恆流型 DC/DC 系列產品列表 |
| 型號 |
輸入電壓 |
開關電流 |
開關電流
|
典型應用
|
輸出電壓 |
封裝 |
功率 |
| XL3001 |
8V~40V |
3A |
220KHz |
3串2W LED |
≤39V |
SOP8-EP |
≤10W |
| XL3003 |
8V~36V |
4A |
220KHz |
6串4W LED |
≤35V |
TO-252-5L |
≤20W |
| XL3005 |
8V~36V |
5A |
220KHz |
8串4W LED |
≤35V |
TO-220-5L |
≤50W |
典型應用電路
系統應用設計
輸入電容的選擇
➢降壓轉換器的非持續輸入電流會在輸入電容上產生較大的紋波電流，輸入電容最大RMS電流計算如下：
`I_{RMS}=I_{OUT}xxsqrt{(V_{OUT}xx(V_{IN}-V_{OUT})}/(V_{IN})^2}`
➢輸入電容起到儲能濾波與提供瞬態電流作用，在連續模式中，轉換器的輸入電流是一組占空比約為V
OUT/V
IN的方波。為了防止大的瞬態電壓，必須採用針對最大RMS電流要求而選擇低ESR(等效串聯電阻)輸入電容器。
`C_{IN}={I_{OUTMAX}xxV_{OUT}}/{triangleV_{IN}xxF_{SW}xxV_{INMIN}}`
ΔV
IN為輸入電壓紋波，F
SW為開關頻率；
➢輸入電容耐壓按照1.5*V
INMAX進行選擇；
➢在未使用陶瓷電容時，建議在輸入電容上並聯一個0.1uF~1uF的高頻貼片陶瓷電容進行高頻去耦。
CC電容的選擇
➢VC是IC內部電壓調節旁路電容內部電壓調節旁路電容，需要在VC與VIN之間並聯1uF電容。
輸出電流設計
➢CS為晶片內部基準誤差放大器輸入端，內部基準穩定在0.21V；
➢CS通過採樣電阻檢測輸出電流進行調整，輸出電流計算公式為：
`I_{OUT}={V_{CS}}/{R_{CS}} \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \R_{RCS}=V_{CS}xxI_{OUT}`
➢输出电压精度取决于芯片V
CS精度与采样电阻R
CS精度，选择精度更高的电阻可以获得精度更高的输出电流，R
CS精度需要控制在±1%以内。
➢採樣電阻R
CS的實際功率要大於2倍P
RCS。
選擇二極體
➢交換式電源務必用交換速度快的蕭特基二極體(Schottky diode)
,蕭特基二極體 VF 值越低，轉換效率越高。
➢蕭特基二極體耐流額定電流值大於最大輸出電流，正常工作時平均正向電流可計算如下：
`I_{DAVG}=I_{OUTMAX}xx{V_{IN}-V_{OUT}}/{V_{IN}}`
➢耐壓最好大於最大輸入電壓的 30%
電感選擇
➢電感的選擇取決於 V
INMAX與 V
OUT壓差、所需輸出電流與 IC 開關頻率,電感最小值計算公式如下：
`L_{MIN}={(V_{INMAX}-V_{OUT})xxD_{MIN}}/{0.3xxI_{OUT}xxF_{SW}} \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \D_{MIN}={V_{OUT}}/{V_{INMAX}}`
➢電感飽和電流最小為1.5*I
OUT
輸出電容選擇
➢在輸出端應選擇低ESR電容以減小輸出 ripple ，一般來說，一旦電容ESR得到滿足，電容就足以滿足需求。任何電容器的ESR連同其自身容量將為系統產生一個零點，ESR值越大，零點位於的頻率段越低，而陶瓷電容的零點處於一個較高的頻率上，通常可以忽略，是一種上佳的選擇，但與電解電容相比，大容量、高耐壓陶瓷電容會體積較大，成本較高，因此使用0.1uF至1uF的陶瓷電容與低ESR電解電容結合使用是不錯的選擇。。
➢輸出電壓紋波由下式決定,算如下:
`triangleV_{OUT}~~triangleI_{L}xx(ESR+{1}/{8xxF_{SW}xxC_{OUT}})\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ triangleI_{L}={(V_{IN}-V_{OUT})xxV_{OUT}}/{V_{IN}xxF_{SW}xxL}`
`ESR_{MAX}={triangleV_{OUT}xxLxxF_{SW}}/{V_{OUT}xx(1-{V_{OUT}}/{V_{INMAX}})}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ I_{RMS}=triangleI_{L}xxsqrt{{1}/{12}}~~0.3xxtriangleI_{L}`
➢V
COUT≥1.5*V
OUT。
➢ESR通常取值不超過0.2Ω。
設計實例
系統輸入輸出規格參數
➢輸入電壓：V
IN=20V~28V，典型值為24V
➢輸出電壓：V
OUT=12.8V；
➢輸出電流：I
OUT=1.5A；
➢輸出電壓紋波電壓：V
RIPPLE=0.5*V
OUT；
晶片選用:
P=V
OUT*I
OUT=12.8 * 1.5 = 19.2W, 故選用 XL3003 。
計算輸入電容：:
`I_{RMS}=I_{OUT}xxsqrt{(V_{OUT}xx(V_{IN}-V_{OUT})}/(V_{IN})^2}=1.5xxsqrt{(12.8xx(24-12.8)}/(24)^2}=748mA`
`C_{IN}={I_{OUTMAX}xxV_{OUT}}/{triangleV_{IN}xxF_{SW}xxV_{INMIN}}={1.5xx12.8}/{0.2xx220Kxx20}=21.8uF`
`V_{CIN}=1.5xxV_{INMAX}=1.5xx28V=42V`
CIN選擇容量大於22uF，RMS電流大於750mA，耐壓大於42V的電容。
CC電容選擇：
選擇CC電容容量為1uF，耐壓50V。
計算採樣電阻：
`R_{CS}={V_{CS}}/{I_{OUT}}={0.21V}/{1.5A}=0.14Ω。\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ P_{RCS}=V_{CS}xxI_{OUT}=0.21Vxx1.5A=0.315W`
可以選擇3個0.43Ω電阻並聯，考慮到功率，可以使用1206封裝。
選擇電感：
`L_{MIN}={(V_{INMAX}-V_{OUT})xx{V_{OUT}}/{V_{INMAX}}}/{0.3xxI_{OUT}xxF_{SW}}={(28-12.8)xx{12.8}/{28}}/{0.3xx1.5xx220K}=70.2uH`
。
電感最小飽和電流=1.5*1.5=2.25A,選擇電感量100uH 飽和電流3A 。
選擇二極體：
➢二極體工作時最大正向平均電流產生於最大輸入電壓時：
`I_{DAVGMAX}=I_{OUT}xx{V_{INMAX}-V_{OUT}}/{V_{INMAX}}=1.5xx{28-12.8}/{28}=0.814A`
➢選擇反向耐壓40V，電流能力大於2A的蕭特基二極體。
選擇輸出電容：
`triangleI_{L}={(V_{INMAX}-V_{OUT})xxV_{OUT}}/{V_{INMAX}xxF_{SW}xxL}={(28-12.8)xx12.8}/{28xx220Kxx100uH}=0.316A`
`ESR_{MAX}<={triangleV_{OUT}xxLxxF_{SW}}/{V_{OUT}xx(1-{V_{OUT}}/{VINMAX})}={0.005xx12.8xx100uHxx220K}/{12.8xx(1-{12.8}/{28})}=0.2026Ω`
`I_{RMS}=triangleI_{L}xxsqrt{{1}/{12}}~~0.3xxtriangleI_{L}=0.3xx0.316=94.8mA`
`V_{OUT}>=1.5xxV_{VOUT}=1.5xx12.8V=19.2V`
選擇輸出電容ESR<0 2026Ω(通常取0.2026Ω(0.2Ω以下)，耐壓大於19.2V，IRMS電流大於95mA。
