可充电 LED 手电筒:分步指南

出处:维库电子市场网时间:2025-01-17
 构造和工作原理

  完整的电路原理图如图 2 所示。

  图 2:完整电路原理图
  如图 1 所示,LED 手电筒包含两种模式——手电筒模式和频闪模式。这些模式由两个按钮 S1 和 S2 选择。
  该电路由锂离子电池供电,因此 VDD 介于 3.0 V 和 4.2 V 之间。LED 强度取决于电压 VDD,因此增加了 DC-DC 升压转换器,以便为 LED 提供恒定的必要电流。
  GreenPAK 设计
  GreenPAK 设计由两部分组成:LED 控制和 CCCV 电池充电器。
  LED 控制

  LED 控制部分如图 3 所示。

  图 3:LED 控制 GreenPAK 设计

  具有 50% 占空比的 400 kHz 信号由 OSC1 创建,并进入 2 位 LUT0,该 LUT0 通过 HV PIN 8 控制 Booster 电路。2 位 LUT1 选择所需的模式,然后 3 位 LUT1 启用升压电路 (OE1)。当达到 700 mA 的 LED 电流(Vref = 96 mV,PIN7 Rsense ~ 150 mΩ)时,ACMP1H 将 LUT0 设置为 0 并下拉 HV 引脚 8,使通过 LED 的电流保持在同一水平。应该注意的是,必须选择具有尽可能低的栅极阈值电压和足够高电流的外部 MOSFET。例如,IRL3303。Boost 的结果如图 2 和图 5 所示。HV 引脚 8 以蓝色表示,ACMP1H 以绿色表示。

  图 4:升压操作 — 3.2 V

  图 5:升压操作 — 3.4 V
  必要的 LED 模式由 2 位 LUT1 和 MF1 (DFF10) 选择。这些信号进入 HV OUT CTRL0 的 HV 引脚 7,该引脚配置为半桥并充当 LED 的开关。因此,当引脚 7 为低电平时,LED 亮起,反之亦然。此外,内部低侧 MOSFET (PIN 7) 用作电流传感器。它的 RDS On 约为 150 mOhm,非常适合我们的目的。
  频闪模式

  在 LED 频闪灯模式下,3 W LED 连接到 HV OUT CTRL0 的引脚 7,输入为 11.65 Hz。得到的 LED 信号如图 6 所示。

  图 6:LED 频闪
  手电筒模式
  在手电筒模式下,DFF10 将 HV OUT CNTR0 的使能信号 OE0 设置为高电平,2 位 LUT1 将 IN0 设置为低电平,因此引脚 7 的输出持续为低电平,LED 持续亮起。
  CCCV 电池充电器

  CCCV 电池充电器 GreenPAK 设计如图 7 所示。要获取更多信息,请参见AN-CM-363 CCCV电池充电器GreenPAK设计文件。

  图 7:CCCV 电池充电器 GreenPAK 设计
  如果 Vusb 已连接,PIN3 会检测到它并打开 ACMP0H 的电源。ACMP0H 检查 Vbat 电压。DFF7 的输出为高电平,因此没有分压器连接到 PIN19。如果 Vbat 低于 3 V,则预充电阶段开始。PWM1 设置电流,CCMP1 控制电流(IN+ Source,具有 CCMP1 的 x8 增益)。在这种情况下,PWM1 宏单元的 Up/Down 输入为低电平,这意味着对于 CCMP1 Vref,我们从 Vref = 160 mV 开始充电(图 8)。因此,CCMP1 保持 67 mA 电流:
  一旦 ACMP0H 输出为高电平(Vbat 高于 3.0 V),DFF7 输出就会变为低电平,分压器连接到 PIN19。Constant Current 阶段开始。在这种情况下,ACMP0H 对 4.2 V(而不是种情况中的 3.0 V)进行比较。PWM1 的 Up/Down 输入为高电平,因此 CCMP1 Vref 为 960 mV。产生的电流为 ~ 400 mA。请注意,可以通过更改 Reg 文件中的 Vref 值或更改连接到 PIN 12 (Sense B) 的电阻器来更改这些电流限制。

  此 CC 阶段一直持续到电池电压达到 4.2 V(ACMP0H 输出为高电平)。然后 Constant Current 停止,Constant Voltage 阶段开始。PWM1 的 Up/Down 输入为低电平,因此 CCMP1 Vref 为 160 mV。在这种情况下,ACMP0H 控制 4.2 V 的恒定电压,而 CCMP1 仅检查并保持电流下降并低于 67 mA 的电池满电流 (IBF),直到电池充满电。当电池充满电时,充电过程停止,所有相应的块都处于睡眠模式(CHG_Sleep 为 HIGH)。

  图 8:CCMP1 Vref Reg 文件数据
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