基于AH1101芯片的5V升18.6V LED恒流背光供電方案設計

在現代電子設備中，LED背光技術因其高效、節能、壽命長等優點被廣泛應用于各類顯示設備。本文將詳細介紹如何利用AH1101高效升壓恒流驅動芯片，實現從5V輸入電壓升壓至18.6V，為LED背光板提供穩定恒流供電的完整解決方案。AH1101是一款專為LED驅動設計的高性能芯片，具有寬輸入電壓范圍（2.7V-100V）、高效率（可達95%）和優異的恒流特性，非常適合用于便攜式設備、顯示器背光等應用場景。

通過本文，您將了解到AH1101芯片的核心特性、電路設計要點、關鍵元件選型建議以及實際應用中的注意事項，幫助您快速完成從5V升壓至18.6V的LED背光供電系統設計。

AH1101芯片概述

AH1101是一款高效率、高精度的升壓型LED恒流驅動控制芯片，采用先進的開關模式控制技術，能夠為多顆串聯或并聯的高亮度LED提供穩定的驅動電流。

主要特性

寬輸入電壓范圍：2.7V至100V，特別適合從鋰電池、USB 5V等低電壓電源升壓驅動LED
高輸出電壓能力：最高可輸出100V，輕松滿足18.6V背光板需求
恒流精度高：±1.5%的恒流精度，確保LED亮度均勻穩定
高效率：轉換效率高達95%，減少能量損耗
可調輸出電流：通過外部電阻設置輸出電流，設計靈活
PWM調光支持：EN引腳支持PWM信號輸入，實現亮度調節
多重保護功能：包括過溫保護、欠壓保護等，提高系統可靠性

封裝與引腳

AH1101采用標準的SOP-8無鉛封裝，引腳排列緊湊，適合空間受限的應用場景。各引腳功能如下：

VIN：電源輸入引腳，連接輸入電容
GND：接地引腳
EN：使能控制引腳，支持PWM調光
RT：關斷時間調節引腳，通過電容設置
FB：電流反饋引腳，連接電流采樣電阻
CS：電流限制檢測引腳
SW：開關節點引腳，連接電感和二極管
VDD：內部穩壓器輸出引腳，需接旁路電容

電路設計詳解

系統架構

基于AH1101的5V升18.6V LED背光供電系統主要由以下幾部分組成：

輸入濾波電路：濾除輸入電源的噪聲和紋波
升壓轉換電路：AH1101芯片及外圍元件組成的DC-DC升壓電路
恒流控制電路：通過采樣電阻實現LED電流檢測與調節
輸出保護電路：防止過壓、過流等異常情況損壞LED
PWM調光接口：連接MCU實現亮度控制

關鍵參數計算

1. 輸出電壓設置

本設計目標輸出電壓為18.6V，AH1101通過外部功率MOS管和電感、二極管等元件實現升壓功能。輸出電壓主要由以下因素決定：

輸入電壓（5V）
開關占空比
電感值和開關頻率

AH1101采用固定關斷時間控制方式，關斷時間可通過外部電容（連接RT引腳）進行調節，工作頻率最高可達1MHz。

2. 輸出電流設置

LED背光板的驅動電流通過外部采樣電阻設置。AH1101的FB引腳電流采樣電壓為250mV，因此所需輸出電流I_LED可通過以下公式計算：

R_SENSE = V_FB / I_LED = 0.25V / I_LED

例如，若需要300mA的LED電流，則采樣電阻應為：

R_SENSE = 0.25V / 0.3A ≈ 0.83Ω

建議選擇1%精度的金屬膜電阻以確保恒流精度。

3. 電感選擇

電感值是影響轉換效率和輸出紋波的關鍵參數。對于5V升18.6V應用，推薦電感值計算公式為：

L = [(V_OUT - V_IN) × t_OFF] / I_L

其中：

V_OUT = 18.6V
V_IN = 5V
t_OFF為關斷時間（由RT引腳電容設置）
I_L為電感電流紋波，通常取輸出電流的20%-40%

實際設計中，可選擇4.7μH至10μH的功率電感，飽和電流應大于最大輸出電流的1.5倍。

完整電路原理圖

下圖展示了基于AH1101的5V升18.6V LED恒流驅動電路原理圖：

[原理圖描述]
1. 輸入部分：5V電源接入VIN引腳，并聯10μF陶瓷電容濾波
2. 升壓電路：AH1101的SW引腳連接7μH功率電感和肖特基二極管（如SS34）
3. 輸出部分：二極管陰極接18.6V輸出，并聯22μF低ESR電容
4. 電流檢測：0.83Ω采樣電阻連接在FB與GND之間
5. 關斷時間設置：1nF電容連接RT引腳到GND
6. 使能控制：EN引腳可通過10k電阻上拉至VIN或連接MCU PWM信號