Светодиодный драйвер на LTC3454 + управление на ATtiny13A

Микросхема LTC3454 - это компактный, надёжный, высокоэффективный, синхронный, понижающе-повышающий драйвер для питания одного мощного светодиода. Основное применение - питание одного светодиода от одного литий-ионного аккумулятора.

Рассмотрим преимущества микросхемы:

• Мостовая топология Buck-Boost, позволяющая как понижать, так и повышать выходное напряжение, а также работать когда напряжения на батарее и на нагрузке равны;
• Встроенные полевые транзисторы;
• Защита от КЗ в нагрузке, от обрыва нагрузки;
• Мягкий запуск (настраиваемый);
• Выходной ток до 1А (настраиваемый);
• Работает при входном напряжении от 2,7В;
• Защита от перегрева;
• Высокий КПД;
• Управление при помощи логических уровней, например, от микроконтроллера;
• Низкое потребление в спящем режиме.

Недостатки тоже есть:

• Нельзя управлять ШИМ сигналом (вернее можно, но через ж...), поэтому выходной ток задаётся аппаратно (внешними резисторами);
• Мелкий корпус;
• Высокая цена и редкая "доставабельность".

Схема выглядит следующим образом:

Выходной ток LTC3454 задаётся при помощи двух внешних резисторов R5 и R6. Почему именно 2 резистора? Потому что микросхема имеет 2 режима, и каждый резистор задаёт ток только своего режима. Режимы активируются подачей логического уровня "1" на ножки "EN1" и "EN2". Если подать логический уровень "1" на обе ножки "EN1" и "EN2", то включатся оба режима, и общий выходной ток будет равен сумме токов режимов 1 и 2. Например, если задать ток 1-го режима 200 мА, а 2-го режима 500 мА, то при включении обеих режимов, общий ток будет 700 мА.

Выходной ток каждого режима рассчитывается по формуле:
I_led = 3850 * (0.8 / R_iset)
Сопротивление резистора "R_iset" указывается в килоомах, выходной ток "I_led" получается в миллиамперах.

Рассчитал токи, вот что получилось:
3850 * (0.8 / 30) = 102,6 мА (первый режим)
3850 * (0.8 / 15) = 205,3 мА (второй режим)
102,6 + 205,3 = 307,9 мА (оба режима вместе)

Для удобного управления драйвером я применил AVR микроконтроллер ATtiny13A, работающий на тактовой частоте 128 кГц (для минимизации энергопотребления). Он будет выполнять следующие задачи:

• Включение/отключение питания (по нажатию кнопки);
• Переключение режимов (по удержанию кнопки);
• Отключение питания при разряде аккумулятора (автоматически).

Программа микроконтроллера написана в среде "AVR Studio 5". Напряжение разряженного аккумулятора, при котором автоматически отключится драйвер, задаётся соответствующей прошивкой. В конце статьи прилагается набор прошивок под напряжения 3,1...3,6 Вольт.

Фото собранного драйвера:

Размеры:

Подключил к светодиоду:

Нажимаем на кнопочку...

Вуаля! Работает! После запуска драйвера, я сразу же протестировал ряд защит, заявленных в даташите:

• От КЗ в нагрузке;
• От обрыва нагрузки;
• От слишком низкого напряжения питания (Under Voltage Lock Out, UVLO).

Многократные короткие замыкания микросхема перенесла как ни в чём не бывало. При понижении напряжения питания - микросхема исправно уходит в спящий режим. А вот при обрыве нагрузки - микросхема тут же полетела. Пришлось перепаивать. Второй раз на обрыв нагрузки я её не проверял, т.к. микросхема не дешёвая, и купить её можно далеко не в каждом магазине.

Пара строк о КПД драйвера в режиме понижалки:

А вот КПД в режиме повышалки:

КПД меня более чем устроил, а размеры платы при желании можно уменьшить до "пятирублёвой" монеты, если все компоненты располагать с одной стороны платы :)

Источник опорного напряжения (ИОН) MCP1525-I/TT можно заменить на любой из аналогов:

• ADR381
• CAT8900B250TBGT3
• ISL21010CFH325Z-TK
• ISL21070CIH325Z-TK
• ISL21080CIH325Z-TK
• ISL60002BIH325Z
• MAX6002
• MAX6025
• MAX6035BAUR25
• MAX6066
• MAX6102
• MAX6125
• MCP1525-I/TT
• REF2925
• REF3025
• REF3125
• REF3325AIDB
• TS6001

Управление драйвером реализовано в точности так же, как в моём предыдущем проекте. Отличие только в том, что на выходе микроконтроллера не ШИМ, а комбинации логических сигналов. Когда девайс выключен, микроконтроллер уходит в спящий режим, и потребляет примерно 0,1 мкА. Для демонстрации работы девайса я снял небольшое видео.

Ниже можно скачать пробную версию прошивки с ограничением по времени работы 10 минут. По истечении тестового времени, гаснет светодиод и блокируется управление. После переподключения аккумулятора, вновь получаем 10 минут тестового времени. Прошивка без ограничений предоставляется по запросу, пишите в личные сообщения.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Sprint-Layout
• LED драйвер
• Светодиод
• Микроконтроллер
• AVR
• Atmel Studio