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適用于高功率LED驅(qū)動器應(yīng)用的各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的調(diào)光比

星星科技指導(dǎo)員 ? 來源:ADI ? 作者:Xin Qi ? 2023-03-24 10:44 ? 次閱讀
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高功率LED正在迅速擴(kuò)大其作為電視投影、掃描儀以及各種汽車和航空電子產(chǎn)品的光源的范圍。所有這些都需要恒定的LED電流,無論是降壓、升壓、降壓-升壓還是SEPIC配置。脈寬調(diào)制 (PWM) 是這些 LED 系統(tǒng)的首選調(diào)光方法,可在寬動態(tài)光強(qiáng)度范圍內(nèi)保持 LED 顏色。LT?3518 是一款高度集成的 2.3A 全功能 LED 驅(qū)動器,能夠提供 3000:1 真彩色 PWM?適用于高功率 LED 驅(qū)動器應(yīng)用的各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的調(diào)光比。

LT3518 具有一個 45V 電源開關(guān)、100mV 高端電流檢測和準(zhǔn)確的開路 LED 保護(hù)功能。它結(jié)合了傳統(tǒng)的電壓反饋環(huán)路和電流反饋環(huán)路,可用作恒流和/或恒壓源???a href="http://www.www27dydycom.cn/v/tag/1315/" target="_blank">編程軟啟動可限制啟動期間的浪涌電流,防止輸入電流尖峰。LT3518 的 3V 至 40V 寬工作輸入范圍使其非常適合于汽車應(yīng)用。10:1 模擬調(diào)光范圍進(jìn)一步將總調(diào)光范圍擴(kuò)展到 30,000:1。集成了PMOS隔離開關(guān)驅(qū)動器,以改善對PWM控制信號的瞬態(tài)響應(yīng)。250kHz 至 2.5MHz 的可編程工作頻率允許針對效率或組件尺寸優(yōu)化外部組件。為了減少開關(guān)噪聲干擾,LT3518 可同步至一個外部時鐘。

高效的 PWM 調(diào)光控制

內(nèi)部時鐘和外部 PWM 信號的對齊

大多數(shù) LED 驅(qū)動器采用獨(dú)立、自由運(yùn)行的內(nèi)部振蕩器工作。當(dāng)內(nèi)部振蕩器從高電平轉(zhuǎn)換到低電平時,每個開關(guān)周期就開始了。當(dāng)PWM調(diào)光時,當(dāng)PWM信號低時,開關(guān)關(guān)閉。PWM信號被驅(qū)動為高電平后,開關(guān)必須等待下一個振蕩器高低轉(zhuǎn)換開啟,如圖1所示。導(dǎo)通延遲從0到一個完整的振蕩器周期不等,這限制了可實(shí)現(xiàn)的PWM調(diào)光比。當(dāng)需要高PWM調(diào)光比時,這種額外的周期成為障礙。

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圖1.常規(guī) LED 驅(qū)動器時序圖。

LT3518 采用一種新的時序方案 (如圖 2 所示) 來運(yùn)行轉(zhuǎn)換器。LT3518 沒有使用一個自由運(yùn)行的振蕩器,而是將內(nèi)部振蕩器與外部 PWM 信號對齊。當(dāng)PWM信號較低時,內(nèi)部時鐘被禁用。PWM 上升沿以固定的 200ns 延遲喚醒內(nèi)部振蕩器。通過這種方式,LT3518 具有對 PWM 輸入信號的快速響應(yīng),從而改善了可實(shí)現(xiàn)的 PWM 調(diào)光比。

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圖2.LT3518 時序圖。

PMOS 隔離開關(guān)驅(qū)動程序

最近的LED驅(qū)動器設(shè)計(jì)在PWM低周期期間禁用VC引腳的所有內(nèi)部負(fù)載,這保持了外部補(bǔ)償電容器上VC引腳的充電狀態(tài)。此功能減少了瞬態(tài)恢復(fù)時間,進(jìn)一步提高了可實(shí)現(xiàn)的PWM調(diào)光率。然而,為了實(shí)現(xiàn)降壓/降壓-升壓模式LED驅(qū)動器的最佳PWM調(diào)光比,其他IC仍然依賴于幾個額外的外部組件來驅(qū)動PMOS斷開開關(guān)。如圖3所示,典型的PMOS斷開開關(guān)驅(qū)動器由一個NMOS晶體管和一個由R1和R2形成的電平移動電阻器網(wǎng)絡(luò)組成。這種PMOS驅(qū)動器必須在快速瞬態(tài)響應(yīng)和高功耗之間進(jìn)行權(quán)衡。不同的輸入電壓和LED電壓組合也使電平轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)變得困難。

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圖3.用于傳統(tǒng) LED 驅(qū)動器的外部 PMOS 隔離開關(guān)驅(qū)動器。

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圖4.LT3518 內(nèi)部 PMOS 驅(qū)動器。

相比之下,LT3518 內(nèi)部集成了一個 PMOS 驅(qū)動器,該驅(qū)動器能夠以一個小保持電流 (典型值為 1μA) 在 200ns 內(nèi)轉(zhuǎn)換一個 600nF 柵極電容 PMOS 開關(guān)。通過這種方式,LT3518 簡化了電路板布局,減少了物料清單,并避免了以功耗換取快速瞬態(tài)響應(yīng)的困境。此外,LT3518 還包括一個內(nèi)部電平轉(zhuǎn)換器,以確保 TG 引腳比 ISP 引腳低 7V 或更低。內(nèi)部 PMOS 驅(qū)動程序也可用于實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)。當(dāng)檢測到故障(例如,輸入浪涌)時,LED陣列將被斷開,并通過下拉PWM輸入進(jìn)行保護(hù)。

應(yīng)用

1-線高 PWM 調(diào)光升壓 LED 驅(qū)動器

許多 LED 驅(qū)動器具有高壓側(cè)電流檢測功能,使器件能夠用作 1 線電流源。為了提高升壓配置中的PWM調(diào)光比,這些LED驅(qū)動器通常依賴于低側(cè)NMOS斷路開關(guān),不幸的是,這限制了1線操作。相反,LT3518 獨(dú)特的內(nèi)部 PMOS 驅(qū)動器使得 1 線操作在升壓配置中可行,同時保持了一個高 PWM 調(diào)光比。圖 5 示出了在升壓配置中驅(qū)動 3518 個 300mA LED 的 LT1。此設(shè)置只需要為 LED 燈串的頂部提供 6 線,而 LED 燈串的另一側(cè)可以在任何地方接地。圖1000顯示了使用此設(shè)置捕獲的1:<> PWM調(diào)光波形。

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圖5.1 線升壓 300mA LED 驅(qū)動器,帶 LED 開路保護(hù)。

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圖6.圖5在120Hz PWM頻率和V下的PWM調(diào)光波形在= 10V。

降壓-升壓型 PWM LED 驅(qū)動器

對于其中 Vin和 Vout范圍重疊,首選降壓-升壓拓?fù)?。要使具有一個低邊開關(guān)的 LT3518 充當(dāng)降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器,LED 電流應(yīng)返回到 V在.因此,LED 看到的電壓為 Vout-Vin.圖7顯示了一款面向汽車應(yīng)用的降壓-升壓PWM LED驅(qū)動器。在此設(shè)置中,單節(jié)電池輸入電壓能夠在8V至16V范圍內(nèi)變化。 6.04kΩ RT電阻器將系統(tǒng)設(shè)置為2MHz開關(guān),從而允許比標(biāo)準(zhǔn)1MHz開關(guān)頻率更高的PWM調(diào)光比。圖3000所示的1:8 PWM調(diào)光比是在120Hz PWM頻率下實(shí)現(xiàn)的。

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圖7.面向汽車應(yīng)用的降壓-升壓 LED 驅(qū)動器。

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圖8.圖3000應(yīng)用電路在1Hz PWM頻率和V下的7:120 PWM調(diào)光波形在= 12V。

高電流降壓型 PWM LED 驅(qū)動器

LT3518 具有一個 2.3A 開關(guān),這使得其在降壓型配置中能夠驅(qū)動 1.5A LED。驅(qū)動大電流LED時應(yīng)特別注意內(nèi)部功耗。高開關(guān)頻率和高功率輸入電壓(PV在) 容易導(dǎo)致高功耗并加熱硅。具有 1MHz 開關(guān)頻率和 24V PV在,圖9所示電路可提供1000:1的PWM調(diào)光比,如圖10中的波形所示。

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圖9.降壓模式 1.5A LED 驅(qū)動器。

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圖 10.圖1000所示應(yīng)用電路在1Hz PWM頻率下的9:120 PWM調(diào)光波形。

當(dāng)高功率輸入電壓驅(qū)動降壓配置中的幾個LED時,應(yīng)考慮LED開路保護(hù)。與升壓配置不同,輸出電壓需要相對于地電平轉(zhuǎn)換為信號,如圖11所示。通過這種方式,LT3518 獨(dú)特的恒定電壓環(huán)路可以將降壓配置的輸出電壓調(diào)節(jié)到預(yù)定義的值,從而保護(hù) LED。

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圖 11.用于降壓配置的開放式 LED 保護(hù)設(shè)置。

結(jié)論

LT?3518 是一款高電流、高電壓和高精度 LED 驅(qū)動器,可在多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中提供高 PWM 調(diào)光比。它的多功能性、簡單性和可靠性使其在大多數(shù) LED 應(yīng)用中非常有吸引力。LT3518 采用纖巧尺寸 QFN UF16 封裝和引線型 FE16 封裝。它為恒壓和恒流應(yīng)用提供了完整的解決方案。

審核編輯:郭婷

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