TI公司的TPS92692和TPS92692-Q1是基于高精度峰值电流模式LED控制器,可配置成降压/升压模式,输入电压4.5V-65V,在–40°C 到 150°C结温下LED电流精度优于± 4%,采用扩频调制以改善EMI,调光范围1000:1,主要用在汽车外部照明,驱动器监视系统(DMS),LED通用照明,安全出口标记和应急照明.本文介绍了TPS92692主要特性,功能框图以及应用电路,评估板TPS92692EVM-880主要特性和连接图,升压配置电指标,电路图,材料清单和PCB装配图与设计图.

The TPS92692 and TPS92692-Q1 are high accuracypeak current mode based controllers designed tosupport step-up/down LED driver topologies. Thedevice incorporates a rail-to-rail current amplifier tomeasure LED current and spread spectrum frequencymodulation technique for improved EMI performance.

This high performance LED controller canindependently modulate LED current using eitheranalog or PWM dimming techniques. Linear analogdimming response with over 15:1 range is obtainedby varying the voltage across the high impedanceanalog adjust (IADJ) input. PWM dimming of LEDcurrent is achieved by directly modulating theDIM/PWM input pin with the desired duty cycle or byenabling the internal PWM generator circuit. ThePWM generator translates the DC voltage atDIM/PWM pin to corresponding duty cycle bycomparing it to the internal triangle wave generator.The optional PDRV gate driver output can be used todrive an external P-Channel series MOSFET.

The TPS92692 and TPS92692-Q1 devices supportcontinuous LED status check through the currentmonitor (IMON) output. The devices also include anopen drain fault indicator output to indicate LEDovercurrent, output overvoltage and outputundervoltage conditions.

TPS92692主要特性:

• Wide Input Voltage: 4.5 V to 65 V

• Better than ± 4% LED Current Accuracy over–40℃ to 150℃ Junction Temperature Range

• Spread Spectrum Frequency Modulation forImproved EMI

• Comprehensive Fault Protection Circuitry withCurrent Monitor output and Open Drain Fault FlagIndicator

• Internal Analog Voltage to PWM Duty CycleGenerator for stand-alone Dimming Operation

• Compatible with Direct PWM Input with over1000:1 Dimming Range

• Analog LED Current Adjust Input (IADJ) with over15:1 Contrast Ratio

• Integrated P-Channel Driver to enable Series FETDimming and LED Protection

• TPS92692-Q1: Automotive Q100 Grade 1Qualified

TPS92692应用:

• TPS92692-Q1: Automotive Exterior LightingApplications

• Driver Monitoring Systems (DMS)

• LED General Lighting Applications

• Exit Signs and Emergency Lighting

图1.TPS92692功能框图

图2.TPS92692升压LED驱动器应用电路图

图3.TPS92692降压-升压LED驱动器电路图

图4.TPS92692 SEPIC LED驱动器电路图

图5.TPS92692带高边电流检测的升压LED驱动器电路图

评估板TPS92692EVM-880

The TPS92692EVM-880 evaluation module (EVM) helps designers evaluate the operation andperformance of the TPS92692-Q1 and TPS92692: high-accuracy LED controllers designed for automotivelighting and general illumination applications. The TPS92692EVM-880 uses the TPS92692-Q1 ( AECQ100) device; however, for general illumination and other non-automotive applications, the TPS92692 isavailable in the same package and pin configuration and with identical performance characteristics.The TPS92692-Q1 device implements a fixed-frequency peak current mode control technique withprogrammable switching frequency, slope compensation, and startup timing. It incorporates a low offsetrail-to-rail current sense amplifier that can directly measure LED current over an output voltage range of 0V to 65 V. Additional features include wide input voltage range (4.5 V to 65 V), spread spectrum frequencymodulation, analog-to-PWM translation circuit, direct PWM dimming capability, analog dimming capability,adjustable switching frequency, input undervoltage protection, output overvoltage protection, and switchcycle-by-cycle current limit. The controller can be used to implement a range of LED driver topologiesincluding Boost, Buck-Boost (Boost-to-Battery), SEPIC, and Flyback, based on the output LED stackvoltage.

The TPS92692EVM-880 is a fully assembled and tested LED driver that can be configured as either aBoost or a Boost-to-Battery topology to power a single string of series-connected LEDs. High accuracy,closed-loop LED current regulation is achieved using a low-offset rail-to-rail current sense amplifier alongwith high-side current-sensing implementation. The DC LED current set point can be varied over a 15:1ratio using the high-impedance analog adjust (IADJ) input. PWM dimming of LED current is achieved by

directly modulating the DIM/PWM input pin with the desired duty cycle or by enabling the internal PWMgenerator circuit. The optional PDRV gate driver output can be used to drive an external P-Channel seriesMOSFET.

The TPS92692 and TPS92692-Q1 support continuous LED status checks through the current monitor(IMON) output. The device also includes an open-drain fault indicator output that indicates LEDovercurrent, output overvoltage, and output undervoltage conditions.

评估板TPS92692EVM-880主要特性:

• Versatile LED driver capable of driving a string of 1 to 20 series-connected white LEDs

• Wide input voltage range of 4.5 V to 18 V

• Better than ±4% LED current regulation using a high-side current sense resistor

• Spread spectrum frequency modulation for improved EMI

• Internal analog voltage to PWM duty cycle generator for stand-alone dimming operation

• Supports Boost, Buck-Boost (Boost-to-Battery), SEPIC, and Flyback LED driver topologies

图6.评估板TPS92692EVM-880连接图

评估板TPS92692EVM-880升压配置电指标:

图7.评估板TPS92692EVM-880电路图:配置成升压LED驱动器

图8.评估板TPS92692EVM-880电路图:配置成降压-升压LED驱动器

评估板TPS92692EVM-880材料清单:

图9.评估板TPS92692EVM-880装配图

图10.评估板TPS92692EVM-880 PCB顶层布局和覆盖层

图11.评估板TPS92692EVM-880 PCB底层布局和覆盖

LED驱动器

目前发光二极管驱动芯片按类型可分为：恒压式驱动芯片、恒流式驱动芯片以及脉冲式驱动芯片。其中恒压式驱动芯片一般就是我们常见的DC/AC升压芯片居多。这种方案的优点是芯片成本便宜没有复杂的外围电路。但只能恒定电压驱动LED就会造成驱动输出时电路电流的不可控。无法保证LED亮度的一致性。

恒流式驱动芯片则解决了之前恒压式驱动的电流不可控问题。目前比较好的恒流芯片可以做到1%左右的恒流精度，而且有简易的外围控制接口可灵活设置所需输出的电流大小所以倍受欢迎。但是这类芯片价格比恒压芯片价格高许多且外围电路复杂。同时因为恒定输出电流所以整个芯片的在电池作为供电的时候放电会比较快。

目前脉冲式驱动芯片是以高频率的脉冲发生器输出接口向LED灯供电。因为是脉冲信号频率很高所以人眼根本无法感觉出LED的频闪，所以这个方式即符合了视觉需要又在一方面有效节约了电能输出。而且这类型芯片的工作频率一般可由外部接口控制。但是目前该类型芯片震荡频率一般在100KHz~500KHz范围。所以目前的驱动能力仅仅适合小功率应用。但是相信在不久的将来会提升到大功率LED驱动的场合。

LED驱动器（LED Driver），是指驱动LED发光或LED模块组件正常工作的电源调整电子器件。由于LED PN结的导通特性决定，它能适应的电源的电压和电流变动范围十分狭窄，稍许偏离就可能无法点亮LED或者发光效率严重降低，或者缩短使用寿命甚至烧毁芯片。现行的工频电源和常见的电池电源均不适合直接供给LED，LED驱动器就是这种可以驱使LED在最佳电压或电流状态下工作的电子组件。

由于LED应用几乎遍及电子学应用的各个领域，其发光强度，光色以及通断控制等变化几乎是无法预估的，所以LED驱动器也就成为几乎是一对一的伺服器件，使这个器件家族成员变得五花八门。最简单的LED驱动器（如果能这样称呼它的话）可能就是一个或几个串并联的阻容元件在回路中分流分压，它根本不成其为一个独立的产品。而对于要求提供稳定的恒流恒压输出的更普遍的商业应用，则形成了一系列有精确的电源调整能力的系统解决方案。实现这些解决方案，通常需要比较复杂的电路设计，其核心是LED驱动IC的集成化应用。通过在LED驱动IC外围设置不同的支持电路，构建针对不同的LED应用解决方案，小到手机显示屏背光和按键灯光驱动，大到大功率LED路灯和大型户外LED显示屏等。

比较通用的大功率LED驱动器设计和供应，一般都由专业公司担当。这些公司将其二次封装成模块后供应给LED终端应用产品制造商。而不太通用的LED终端应用产品的驱动设计，可能需要自己动手设计。它成为这个LED终端应用产品独具技术含量的重要组成部分。因为作为封装产品的LED在上游，其技术性能已经固化在LED产品中，而打造独具特色的终端LED应用产品，对光源而言除了在LED驱动功能上下功夫之处，其它还可以打拼的地方已经不多了。

由于LED驱动器在LED应用产品上的独到重要性和广泛的用户需求，使得作为LED驱动器的心脏部件的LED驱动IC成了整个技术环节中的关键元素。促使很多生产商，其中不乏上市公司，以LED驱动作为其主营产品，向下游产业大量供应LED驱动IC，如杭州士兰微、深圳泉芯电子、深圳光华源科技、深圳国微电子、华润矽威科技，台湾地区的点晶科技、聚积科技、广鹏科技、台晶科技、飞虹、茂达、圆创等等。在这领域的具有行业领袖风范的美国厂商也不少，如美国国家半导体公司、美信、德州仪器、安森美、凌特公司、飞兆半导体等等。

LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器，通常情况下：LED驱动电源的输入包括高压工频交流（即市电）、低压直流、高压直流、低压高频交流（如电子变压器的输出）等。而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。

LED驱动器特点

根据电网的用电规则和LED驱动电源的特性要求，在选择和设计LED驱动电源时要考虑到以下几点：　1．高可靠性 特别像LED路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便，维修的花费也大。　2．高效率 LED是节能产品，驱动电源的效率要高。对于电源安装，LED驱动电源在灯具内的结构，尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降，所以LED的散热非常重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。　3．高功率因素 功率因素是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器，没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大，但晚上大家点灯，同类负载太集中，会对电网产生较严重的污染。对于30瓦~40瓦的LED驱动电源，据说不久的将来，也许会对功率因素方面有一定的指标要求。　4．驱动方式 通行的有两种：其一是一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路LED供电。这种方式，组合灵活，一路LED故障，不影响其他LED的工作，但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电，LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点，但灵活性差，还要解决某个LED故障，不影响其他LED运行的问题。这两种形式，在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式，在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。　5．浪涌保护 LED抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在户外，如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入，保护LED不被损坏的能力。　6．保护功能 电源除了常规的保护功能外，最好在恒流输出中增加LED温度负反馈，防止LED温度过高。　7．防护方面 灯具外安装型，电源结构要防水、防潮，外壳要耐晒。　8．驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。　9．要符合安规和电磁兼容的要求。　随着LED的应用日益广泛，LED驱动电源的性能将越来越适合LED的要求。

LED驱动器分类

驱动方式可分类

（1）恒流式:　a、恒流驱动电路输出的电流是恒定的，而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化，负载阻值小，输出电压就低，负载阻值越大，输出电压也就越高；　b、恒流电路不怕负载短路，但严禁负载完全开路。　c、恒流驱动电路驱动LED是较为理想的，但相对而言价格较高。　d、应注意所使用最大承受电流及电压值，它限制了LED的使用数量；　（2）稳压式：　a、当稳压电路中的各项参数确定以后，输出的电压是固定的，而输出的电流却随着负载的增减而变化；　b、稳压电路不怕负载开路，但严禁负载完全短路。　c、以稳压驱动电路驱动LED，每串需要加上合适的电阻方可使每串LED显示亮度平均；　d、亮度会受整流而来的电压变化影响。

电路结构方式分类

（1）电阻、电容降压方式：通过电容降压，在闪动使用时，由于充放电的作用，通过LED的瞬间电流极大，容易损坏芯片。易受电网电压波动的影响，电源效率低、可靠性低。　（2）电阻降压方式：通过电阻降压，受电网电压变化的干扰较大，不容易做成稳压电源，降压电阻要消耗很大部分的能量，所以这种供电方式电源效率很低，而且系统的可靠也较低。　（3）常规变压器降压方式：电源体积小、重量偏重、电源效率也很低、一般只有45%～60%，所以一般很少用，可靠性不高。　（4）电子变压器降压方式：电源效率较低，电压范围也不宽，一般180～240V，波纹干扰大。　（5）RCC降压方式开关电源：稳压范围比较宽、电源效率比较高，一般可以做到70%～80%，应用也较广。由于这种控制方式的振荡频率是不连续，开关频率不容易控制，负载电压波纹系数也比较大，异常负载适应性差。　（6）PWM控制方式开关电源：主要由四部分组成，输入整流滤波部分、输出整流滤波部分、PWM稳压控制部分、开关能量转换部分。PWM开关稳压的基本工作原理就是在输入电压、内部参数及外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件导通的脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流稳定（即相应稳压电源或恒流电源）。电源效率极高，一般可以做到80%～90%，输出电压、电流稳定。一般这种电路都有完善的保护措施，属高可靠性电源。　3。按电源安装位置分类　驱动电源按安装位置可分为外置电源和内置电源。　（1）外置电源　顾名思义，外置电源就是把电源安装在外面的。一般电压比较高，对人有安全危险的，就需要外置电源。与内置电源的区别就是电源加了一个外壳，常见的有路灯。　（2）内置电源　就是把电源安装在灯具内，一般都是电压比较低，12v到24v，对人没什么安全隐患。这个常见的有球泡灯。