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一、简介：

RT9293 是一款高频、异步的 Boost 升压型 LED 定电流驱动控制器：

基本电路结构及原理

Boost电路核心原理与RT9293内部电路结构解析

Boost电路核心原理

Boost电路是一种常见的DC-DC升压电路，基于电感和电容的特性实现升压功能。

1. N-MOS管导通阶段：

• 当驱动信号使能时，增强型N-MOS管导通。

• 电感开始充电，电流从电源流过电感，电感存储能量。

• 电容两端电压保持为电源电压，二极管处于反向截止状态，防止电容放电。

• 
  

• N-MOS管截止阶段：

• 当驱动信号关闭时，N-MOS管截止。

• 电感因电流不能突变，产生反向电动势（自感电压），其极性与电源电压串联。

• 电感的反向电动势与电源电压叠加，通过二极管向电容充电，使电容两端电压升高，从而实现升压。

  升压公式：

• 输出电压（V_out）与输入电压（V_in）的关系为：

  

  其中，D为占空比（0 < D < 1）。

当开关管导通时，同理，电感中的电流成线性增加，电感自感阻碍电流上升，电感将电能转为磁能存储起来。二极管的作用是防止电容对地放电。

当开关管关闭时，此时电感的电流又降开始慢慢减少。由于自感的作用阻碍电流的减小，电感两端是左负右正，所以输出端的电压就成了Uo=Ui+UL。输出电压大于输入电压。

对于电感有Uon=Ui,Uoff=Uo-Ui，由伏秒平衡原理得Ui*TD=(Uo-Ui)*(TS-TD),化简可以得到

可以通过改变PWM占空比来控制输出电压的大小。

RT9293内部电路结构

RT9293是一款集成Boost控制器，专为LED背光和OLED供电设计。

内部集成了支持多达 10 只 WLED 串联的背光应用和 OLED 供电的 MOSFET，还内置了软启动功能以消除冲击电流。其工作在 1MHz 的频率下，允许使用小型的元器件，可简化 EMI 问题。

集成MOSFET：

内部集成了高效率的MOSFET，支持多达10只白光LED（WLED）串联的背光应用。

适用于OLED供电，提供稳定的输出电压。

软启动功能：

内置软启动电路，可消除启动时的冲击电流，避免对电路和负载的损害。

高频工作：

工作在1MHz的开关频率下，允许使用小型电感和电容，减少电路体积。

高频工作简化了EMI（电磁干扰）问题，提高系统可靠性。

其他特性：

支持宽输入电压范围，适用于多种电源环境。

内置过压保护（OVP）、过流保护（OCP）等保护功能，增强系统安全性。

Boost电路与RT9293的应用

LED背光驱动：

RT9293可驱动多颗串联LED，适用于LCD显示屏背光。

通过调节反馈电阻，可精确控制LED电流，实现亮度调节。

OLED供电：

为OLED屏提供稳定的升压输出，确保显示效果。

便携设备：

由于其高效率和小型化设计，RT9293广泛应用于手机、平板等便携设备。

 工作过程

使能与参考电压产生：EN 引脚上升沿使能后，在 FB 端口会输出一个参考电压 VA，该参考电压可根据使能引脚的占空比来调。当输入 PWM 信号频率小于 500Hz 时，VA 是一个 PWM 信号；输入 PWM 信号频率大于 500Hz 时，VA 相当于一个直流信号。VA 经过一个推挽结构，将外部输入的 PWM 转换为同频同占空比的高电平为 300mV 的 PWM 波，然后经过一个低通滤波器得到。

电流控制：

提供给 LED 的电流由外部电流检测电阻 RSET 所确定，ILED = VSET/RSET。在确定好 RSET 的阻值之后，通过控制反馈电阻上端的电压就可以控制流过 LED 的电流。其可通过两种方式接入 PWM 波进行调光，一是 PWM 接入 EN 引脚，通过改变内部的参考电压来控制外部反馈电压的稳定值；二是 PWM 接入 FB 引脚，需要用一个低通滤波器将 PWM 波转成直流信号，然后接入通过一个电阻接入 FB 引脚，实现对 VSET 的控制。

反馈与调节：

误差放大器会回送反馈信号 FB，通过对输出电流的监测和反馈，与内部参考电压进行比较，然后根据比较结果调整 MOSFET 的导通占空比等参数，从而实现对输出电流和电压的稳定控制。当占空比低时会产生更大误差，所以对 PWM 输入信号的占空比有最低值要求。

在某些应用中，使用可变直流电压来调节亮度是一种流行的方法。使用直流电压电路进行调光控制如图所示。随着直流电压的增加，流经R3的电流增加，R3上的电压降增加，即LED电流减小。如果VDC范围从0V到2.8V，并假设选择了RT9293，其VREF等于0.3V，则图2中选择的电阻器将LED电流从21mA设置到0mA。LED电流可以通过以下公式计算。

另一个常见的应用是将滤波的PWM信号用作可调直流电压来控制LED调光。滤波的PWM信号作为直流电压来调节输出电流。推荐的应用电路如图所示。在这个电路中输出纹波取决于PWM信号的频率。对于较小的输出电压纹波(<100mV)，推荐的2.8V PWM信号的频率应高于2kHz。固定PWM信号的频率并改变PWM信号的占空比可以得到不同的输出电流。LED的电流可以通过以下公式计算:

通过上述方程和图3所示的应用电路，并假设选择了VREF等于0.3V的RT9293。显示了LED电流和PWM占空比之间的关系。当PWM占空比为60%时，LED电流将为8.6mA。当PWM占空比为40%时，LED电流将为12.7mA。

过压保护:RT9293A 提供了 50V 的过压保护，RT9293B 提供了 50V/20V 的过压保护当输出电压超过设定的过压保护阈值时，芯片会采取相应的保护措施，切断输出或调整输出电压等，以防止下游电路因过压而损坏。欠压保护:当输入电压低于芯片的欠压保护阈值时，芯片会停止工作或进入低功耗模式，以避免芯片在欠压状态下出现异常工作或损坏，过温保护:在芯片工作过程中，如果温度升高到一定程度，超过了芯片的过温保护值，芯片会自动降低工作效率或停止工作，待温度降低到安全范围内后再恢复正常工作，以防止芯片因过热而损坏。

二）实际电路和电流计算

5寸液晶屏背光参数：

结合电路分析：

电流调节范围：

文件中的公式用于计算LED的电流范围（最大电流和最小电流），具体公式：

LED电流计算公式：

10K：可能是电路中某个电阻的阻值（10kΩ）。

3.3V：参考电压或PWM信号的幅值。

Duty：PWM信号的占空比（0%到100%）。

0.3V：可能是某个阈值电压或参考电压。

4.99k + 130k：电路中电阻的总阻值（4.99kΩ + 130kΩ = 134.99kΩ）。

最大电流（I_max）计算：

当PWM占空比为100%时，计算得到的LED最大电流为64.6mA。

最小电流（I_min）计算：

当PWM占空比为0%时，计算得到的LED最小电流为15.6mA。

这里驱动电流最大值过大，会影响液晶屏背光管的寿命。按照液晶屏背光LED参数计算为Imax = 42.5mA。所以应该调整电阻Rset=7.58R. 这样，

Imax = 42.5mA,Imin=10.3mA.

调整后的电路图：

7寸液晶屏背光参数：

根据最大电流计算Imax = 212.5mA.

根据以上电路计算 电阻Rset=1.52R.

电流调整范围：Imax = 212.5mA. Imin = 51.2mA.

电路图如下：

总结：

RT9293 是一款高频、异步的 Boost 升压型 LED 定电流驱动控制器，适用于 LED 背光和 OLED 供电。其核心原理基于 Boost 电路，通过电感和电容实现升压功能。RT9293 内部集成了 MOSFET、软启动功能和高频控制器，工作在 1MHz 频率下，支持多达 10 只 WLED 串联，适用于 LCD 背光和 OLED 供电。通过 PWM 信号调节占空比，可以精确控制 LED 电流，实现亮度调节。RT9293 还具备过压、欠压和过温保护功能，确保系统安全可靠。在实际应用中，通过调整外部电阻 R_SET 和 PWM 占空比，可以设置 LED 的电流范围，满足不同背光需求。