实例5.基于MAX16804的LED驱动电路
MAX16804是高压、350mA、高亮度LED驱动器，提供模拟及PWM调光控制。MAX16804内置200Hz三角波发生器，无需µC提供PWM亮度调节，简化了LED照明设计，外部元器件数最少，可有效降低成本、减小系统尺寸。
MAX16804电流调节器可工作在5.5～40V输入电压范围内，可提供350mA电流来驱动一串或多串HB-LED，可调输出电流范围为35～350mA，LED电流精度为3%，内置调整器件，低压差（典型值为0.5V），200mV低电流检测基准，降低了功耗。
MAX16804输出电流的大小通过一个与LED串联的外部检流电阻来调节，双模式DIM引脚和片上200Hz斜坡发生器使用模拟或PWM控制信号来实现PWM亮度调节。给亮度控制输入端DIM施加模拟控制信号允许实现“theater”式亮度控制效果。快速的开通/关闭时间允许使用宽范围的PWM信号工作，并可接收外部PWM信号（高达2kHz），内置的波形整形电路使脉冲电流具有平滑的边沿，从而降低了PWM亮度控制时的EMI。差分电流检测输入提高了LED电流精度和噪声抑制能力。
MAX16804非常适合要求高压输入的应用，并具有承受高达45V的抛物线负载特性，采用其设计LED驱动电路仅需要两个小型陶瓷电容和一个小型检测电阻，可以最小化电路板尺寸和驱动器成本。MAX16804采用热增强型、5mm×5mm、20引脚TQFN封装，可工作在−40～+125℃汽车级温度范围内。MAX16804引脚排列如图4-8所示。
图4-8 MAX16804引脚排列
多数汽车的尾灯和刹车灯采用同一组LED，这就要求LED工作在两个不同的亮度等级：刹车时处于全亮状态，作为尾灯行驶灯时处于10%～25%满亮度状态（可调光）。调光方式最好选择脉宽调节（PWM），能够在整个亮度范围内保持LED的色谱。另外，采用内置200Hz振荡电路的LED驱动器可以省去外部PWM信号发生器，简化了设计。
尾灯（可调节LED亮度）和刹车灯（全亮状态）受控于LED驱动器的TAIL端和STOP端输入，当TAIL端施加电压时，尾灯LED驱动到满亮度的10%～25%。当STOP端施加电压（刹车）时，LED驱动至满亮度状态（无论TAIL端输入处于何种状态）。
输入电源电压（STOP端或TAIL端与地之间）标称值为6～16V，抛负载下可能达到45V。输出电压VLED最高可达（Vin−1.4V）。刹车时输出电流（LED电流）为350mA、240mA或140mA，具体取决于J1的设置。尾灯LED电流通过PWM信号调节在满亮度的20%。
STOP（+）端和GND（−）端之间作用6～16V的输入电压时，以350mA、240mA或140mA连续电流驱动LED，电流大小由J1设置。TAIL（+）端和GND（−）端之间作用6～16V的输入电压时，以350mA、240mA或140mA，10%的占空比驱动LED，电流大小由J1设置。
用于汽车尾灯（STOP和TAIL模式）的LED驱动器可以简单地利用线性LED驱动器IC（例如MAX16804）实现，只需极少的外部元件。图4-9所示为MAX16804高亮度LED驱动器原理图。流过LED的最大电流由R3或R4设置，受控于J1的连接方式，亮度由PWM信号控制，在IC内部实现该功能。驱动器IC产生200Hz的LED电流调节信号，占空比取决于DIM端的电压，例如DIM端电压为0.78V时，尾灯亮度设置在满亮度的20%。
STOP端和TAIL端输入通过二极管VD1、VD2连接到IN引脚，IC可以通过任何一个输入端供电，输入之间不会相互影响。VD1和VD2还可以在汽车电源总线出现尖峰电压时提供电压反向保护。电容C4和C3可以旁路STOP端电源线上的任何噪声，为DIM引脚提供保护。
从TAIL端输入固定的0.78V电压给DIM端（从+5V稳压输出产生），驱动器将该电压转换成20%的PWM占空比，进而调节LED电流。TAIL模式下的PWM占空比与TAIL端的输入电压无关，由电阻分压器R1/R2设置TAIL模式下的DIM电压。如果要求占空比设置不等于20%，可按照下式计算相应的DIM电压（VDIM）。
式中，D为所要求的占空比；VDIM的单位为V。
图4-9 MAX16804高亮度LED驱动器原理图(https://www.daowen.com)
按照式（4-10）选择R1和R2，以满足DIM电压的要求。
式中，0.6V为二极管的正向导通电压；5V为稳压器输出；VDIM是所要求的DIM引脚电压，以满足PWM占空比的要求。为了避免由于DIM端输入偏置电流的变化影响DIM电压，R2选择在20kΩ左右。
为了得到100%的占空比，DIM电压需要设置在3.1V以上，STOP端作用输入电压时，DIM端通过VD3获得足够的驱动电压，确保100%的PWM占空比。此时，无论TAIL端输入何种电压，都将以350mA连续电流驱动LED。
图4-9所示的MAX16804电路可以通过跳线J1设置三种不同的电流（140mA、240mA或350mA）。跳线J1设置三种不同的电流连接方式见表4-2。
表4-2 跳线J1设置三种不同的电流连接方式
如需不同的电流设置，可按照下式计算检流电阻：
式中，0.198V为检流电压；Iout为所要求的LED电流，单位为A。
MAX16804的耗散功率为2.758W，在STOP模式下功耗最大。按照下式计算最大功耗：
Pmax=(Vin−VLED)×350mA （4-12）
式中，Vin为IN引脚的输入电压；VLED为LED串的正向导通电压；350mA是通过跳线J1设置的最大LED电流。
绝大部分器件的功耗通过裸焊盘耗散掉，为了改善散热，应将裸焊盘焊接在同等面积的电路板焊盘上，并使用多个过孔连接裸焊盘与地层的覆铜区域。MAX16804在25℃室温环境下能够耗散最大额定功率，当环境温度较高时所能耗散的功率有所降低。为避免IC进入热关断状态，高温下应适当降低功耗。
为了获得350mA的LED电流，选择连接J1的引脚1和2。在STOP模式下，电源电压连接在STOP（+）端和GND（−）端之间，电压最小值为6V，比LED正向导通电压至少高出1.4V。在TAIL模式下，将电源电压连接在TAIL（+）端和GND（−）端之间。
在STOP模式下，最大LED电流设置在350mA和240mA，以连续电流驱动LED，不存在过冲，LED处于满亮度状态。在TAIL模式下，200Hz、20%占空比的PWM控制信号只允许1/5周期内有电流流过LED，因而降低了LED亮度。器件工作在STOP或TAIL模式下，驱动LED的电流幅度相同，受限制的上升和下降时间有助于改善EMI指标。