探秘TLD5098EP：高功率LED應(yīng)用的理想之選

在電子工程師的日常工作中，為高功率LED應(yīng)用尋找一款性能卓越、功能豐富的評(píng)估板至關(guān)重要。今天，我們就來深入了解一下Infineon Technologies推出的TLD5098EP升壓至地評(píng)估套件，看看它在實(shí)際應(yīng)用中能為我們帶來哪些驚喜。

文件下載：Infineon Technologies TLD5098EP_B2G 評(píng)估板.pdf

一、產(chǎn)品概述

TLD5098EP是一款經(jīng)過AEC認(rèn)證的DC/DC升壓控制器，專為驅(qū)動(dòng)LED而精心設(shè)計(jì)。它內(nèi)置診斷和保護(hù)功能，還配備外部脈沖寬度調(diào)制器，可實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能，同時(shí)有效減少色偏。該控制器支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如升壓、降壓、升降壓、SEPIC和反激式，具有很強(qiáng)的通用性。

評(píng)估板采用升壓至地拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，默認(rèn)配置下無額外功能啟用，此時(shí)能以超過91%的效率為負(fù)載提供高達(dá)13W的功率。板上還設(shè)有保護(hù)DC/DC和負(fù)載的輔助電路，防止接地短路情況的發(fā)生。此外，通過跳線可啟用輸出電流調(diào)節(jié)電位器、功率降額電路和冷啟動(dòng)生存電路（CCSC）等功能。

二、性能參數(shù)

輸入電源電壓

• 當(dāng)跳線X9置于2 - 3位置（CCSC禁用）時(shí)，輸入電壓范圍為8V至27V，在低于6.5V時(shí)性能會(huì)下降，但可承受低于6.5V的電壓不超過2s。
• 當(dāng)跳線X9置于1 - 2位置（CCSC啟用）時(shí)，輸入電壓范圍同樣為8V至27V，且可承受低至3.0V的電壓不超過2s。

輸出電流

跳線X12斷開時(shí)，輸出電流為350mA。

開關(guān)頻率

當(dāng)輸入電壓VIN = 13.2V時(shí)，開關(guān)頻率為400kHz。

效率

在輸出電流為350mA、連接12個(gè)3V的標(biāo)準(zhǔn)白光LED的情況下進(jìn)行測量，效率大于91%。

輸出電壓范圍

輸出電壓相對(duì)于地的范圍為30V至54V。

輸出過壓保護(hù)

輸出電壓相對(duì)于地的過壓保護(hù)值為60V。

三、使用步驟

快速啟動(dòng)

評(píng)估板的默認(rèn)配置禁用了所有額外功能，此時(shí)輸出電流不可調(diào)節(jié)。PWM信號(hào)需作為數(shù)字信號(hào)施加在X18（最大45V）上。跳線的設(shè)置如下：

• X9：閉合2 - 3，禁用CCSC。
• X10：閉合2 - 1，禁用電池相關(guān)電流。

電流調(diào)節(jié)

若要調(diào)節(jié)輸出電流，可在X10閉合于1 - 2位置且X12閉合的情況下，使用螺絲刀改變電位器R15的值。輸出電流可在0至最大輸出電流（此評(píng)估板為0至350mA）之間變化。移除X12跳線，輸出電流將達(dá)到最大值。PWM信號(hào)仍需作為數(shù)字信號(hào)施加在X18（最大45V）上。此時(shí)跳線設(shè)置如下：

• X9：閉合2 - 3，禁用CCSC。
• X10：閉合2 - 1，禁用電池相關(guān)電流。
• X12：閉合，啟用可調(diào)輸出電流。

功率降額

當(dāng)電池電壓低于8V時(shí)，功率降額功能會(huì)通過降低VSET（從而降低輸出電流）來工作。當(dāng)R15調(diào)至最大值時(shí)，該功能效果更佳；否則，將應(yīng)用不同的降額曲線。若需要不同的降額曲線，需相應(yīng)更改R14的值，以使電池電壓達(dá)到所需閾值（輸出電流需成比例降低的閾值）時(shí)，SET引腳電壓為1.6V。計(jì)算R14的公式為：$R14=(R15 + R18) cdot (frac{V_{BATT}}{1.6} - 1)$，其中$R15 = 10kOmega$，$R18 = 560Omega$。PWM信號(hào)施加方式同前，跳線設(shè)置如下：

• X9：閉合2 - 3，禁用CCSC。
• X10：閉合2 - 3，啟用電池相關(guān)電流。
• X12：閉合，啟用可調(diào)輸出電流。

冷啟動(dòng)生存電路

該功能可幫助系統(tǒng)在輸入電壓低于4.5V（TLD5098EP的最低輸入電壓）的LV124測試E11“嚴(yán)重測試脈沖”中存活。當(dāng)輸入電壓下降時(shí)，該電路會(huì)將輸出電壓反饋給設(shè)備。要激活此功能，需將X9閉合于1 - 2位置，其他設(shè)置可按需調(diào)整。不過要注意，CCSC使用齊納二極管將輸出電壓調(diào)整為TLD5098EP所需電壓，可能會(huì)降低效率。

四、電路與布局

原理圖

評(píng)估板的原理圖包含輸入濾波器、主電源和輸出級(jí)等部分。這些電路設(shè)計(jì)合理，為評(píng)估板的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

PCB布局

PCB布局展示了頂層和底層視圖，合理的布局有助于減少電磁干擾，提高評(píng)估板的性能。

五、物料清單

文檔詳細(xì)列出了評(píng)估板的物料清單，包括電容、電阻、電感、二極管、晶體管等元件的型號(hào)、制造商和訂單編號(hào)，為工程師進(jìn)行元件替換或維修提供了便利。

六、效率測量與優(yōu)化

效率測量

在特定條件下（輸出負(fù)載為12個(gè)3V的標(biāo)準(zhǔn)白光LED，通過強(qiáng)制風(fēng)冷冷卻；EMI濾波器通過閉合跳線X1、X14和X16完全旁路；CCSC關(guān)閉，跳線X9閉合于2 - 3；電流調(diào)節(jié)關(guān)閉，跳線X12斷開；調(diào)光為100% DC；功率降額關(guān)閉，跳線X10閉合于1 - 2）對(duì)評(píng)估板的效率進(jìn)行了測量。

效率優(yōu)化

若需要最大效率，可采取以下措施：

• 移除緩沖電路R5、C25或選擇電容值更低的C25（如470pF）。
• 通過跨接跳線X1、X14和X16旁路整個(gè)EMI濾波器。
• 旁路輸出鐵氧體磁珠L3和L5。
• 更換主電感L6為寄生直流電阻更低的電感，如Vishay IHLP6767GZER470M8A或Bourns SRP1770TA - 470M。
• 將跳線X9置于2 - 3位置關(guān)閉CCSC。
• 旁路柵極電阻R8。

減少EMI輻射

若需要最小化EMI輻射，可考慮以下操作：

• 選擇電容值更高的C25（如2.2nF）。
• 移除跳線X1、X14和X16上的橋接，包含整個(gè)EMI濾波器。
• 將10Ω電阻R8替換為更高阻值的電阻，如22Ω或33Ω。
• 更換主電感L6為帶屏蔽的電感（如Cyntec VCHE106G - 470MS6），并將屏蔽接地。
• 用短導(dǎo)線將CHASSIS TERMINAL盡可能靠近評(píng)估板放置位置連接到測試接地平面。

七、總結(jié)

TLD5098EP升壓至地評(píng)估套件憑借其豐富的功能、出色的性能和靈活的配置，為高功率LED應(yīng)用提供了一個(gè)可靠的解決方案。通過合理調(diào)整跳線和元件，工程師可以根據(jù)具體需求優(yōu)化評(píng)估板的效率和EMI性能。你在使用類似評(píng)估板的過程中遇到過哪些問題？又是如何解決的呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。