LM3644在工业扫描中应用使用指南

作者:TI 工程师 Eric Xiong

在传统的消费类电子如手机的闪关灯的驱动中,LM3644被广泛使用,其单路独立输出1.5A,多种模式(闪光,照明,红外模式)可供选择,可以通过软件和I/O独立控制。配合相机使用时,LM3644可供选择的持续时间为毫秒级,LM3644可以软件设置10ms至400ms. 但是在工业扫描应用中,需要使用短时高亮的闪光配合扫描传感器以达到扫描速度和性能,其时序时间可以低至100us, 幅度可以达到1A。

为了达到完美的电流波形,传统的电路都是采用分立的电路方案(升压电路+大电容缓冲+运放恒流)来实现,但这会大大增加PCB面积,电路的成本以及控制方式也十分不灵活。

本文介绍如何采用单芯片LM3644 的方案来实现完美的短时高亮的电流波形。

1. 采用红外模式加速电流上升速度

传统的闪光模式,电流都是缓慢上升至目标值,这个时间大概为800us/0.5A阶跃,是不能变化的。

图1 传统闪光模式

而采用红外模式,电流是直接变化至目标值。图2是采用IR模式下能能达到的目标波形图,图3是具体的寄存器配置。

  

图2 红外模式(0.75A in 100us/ 16ms 周期)

图三 详细寄存器配置

2. 采用旁路模式减小升压电路的响应时间

工业设备常常采用电池设备供电,而且电池电压可能用至更低的电压如3.7V(4.2V电池),当VLED=3.4V时,此时VOUT=VLED+VHR 可能大于VIN,芯片工作在升压模式下。而在正常4.2V至3.7V时,芯片都是在旁路mode下。

图四 不同电压和模式下电流波形 

IR Mode

Rise Time (µs)

3.7V Vin Pass Mode

13.6

3.7V Vin Normal Mode

134

4.2V Vin Pass Mode

11.2

4.2V Vin Normal Mode

9.6

表1   不同模式和VIN的上升时间

所以建议在电池供电时,建议采用旁路的IR模式来保证完美的电流波形,即使这会牺牲一点点电流的精度。

3. 采用合适的输入电容和输出电容来减小输入跌落

传统的电路中,常常使用300uF左右的缓冲电容来提供闪光瞬间的短时的高亮电流。LM3644也需要此来减小输入端电压的跌落,防止触发系统欠压保护。但需要兼顾输入Inrush和电路的稳定性。增加输出电容有利于更快速提供LED电流,减小跌落,但过大会导致芯片上电启动短路保护,不易过大。增加输入电容也可以减小跌落,但会增加上电的浪涌电流,所以需要综合平衡考虑,实验测试CIN=220uF; COUT=100uF的效果颇佳,可以大大减小输入电压跌落。

图五 实际测试电路

   

             图六 无匹配电容时VIN 跌落0.52V                             图七 有匹配电容时VIN 跌落 0.12V

4. 综述

LM364x 可以很好的实现快速高亮电流驱动,配合IR 和Pass模式可以获得很好的电流波形, 同时采用分配缓冲电容的方式有效降低输入电压跌落。