高壓升壓/LED控制器提供3000：1 PWM調(diào)光比

性能、精度、多功能性：LED 及其他

LTC3783 是一款專為恒定電流真彩色 PWM 而優(yōu)化的電流模式升壓型控制器?大功率 LED 的調(diào)光。專有技術(shù)提供極快、真正的 PWM 負(fù)載切換，沒有瞬態(tài)欠壓或過壓問題。3000：1（100Hz 時(shí)）的高調(diào)光比對(duì)于視頻投影儀和 LCD 背光等應(yīng)用非常重要，可以通過數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)，保持白光和 RGB LED 的色彩完整性。LTC3783 還為額外的 100：1 調(diào)光 （總共 300，000：1） 提供了一個(gè)模擬輸入。

該多功能器件還可用于升壓、降壓、降壓-升壓、SEPIC或反激式轉(zhuǎn)換器，以及作為恒流、恒壓穩(wěn)壓器。否 R意義?工作使用 MOSFET 的導(dǎo)通電阻來消除檢流電阻，從而提高效率。LTC3783 的應(yīng)用包括高電壓 LED 陣列和 LED 背光，以及電信、汽車和工業(yè)控制系統(tǒng)中的穩(wěn)壓器。

LTC3783 采用 3V 至 36V 的輸入電源工作，并在調(diào)節(jié)輸出電流的同時(shí)提供輸出過壓保護(hù)。當(dāng)使用檢測電阻時(shí)，最大輸出電壓僅受外部元件限制。該控制器包括用于功率和 PWM MOSFET 開關(guān)的集成驅(qū)動(dòng)器，可變反饋電壓 （0V 至 1.23V） 允許設(shè)計(jì)人員完全控制負(fù)載電流精度與效率的關(guān)系。這些特性使該器件對(duì)高功率LED照明應(yīng)用特別有吸引力。一個(gè)電阻器設(shè)定 20kHz 至 1MHz 的工作頻率，并且為了減少開關(guān)噪聲干擾，LTC3783 可同步至一個(gè)外部時(shí)鐘?？?a target="_blank">編程軟啟動(dòng)可限制啟動(dòng)期間的浪涌電流，防止輸入電流尖峰。除了升壓操作（V外> V在），控制器為降壓-升壓或降壓應(yīng)用提供交替的恒流、恒壓工作模式。在這些情況下，可實(shí)現(xiàn)的PWM調(diào)光比通常較低。

一種新穎、簡單、高效的PWM調(diào)光方案

為什么選擇PWM？

LED的亮度是流過它的電流的函數(shù)。模擬調(diào)光只是減少流過LED的直流電流，而數(shù)字調(diào)光或PWM調(diào)光會(huì)改變?cè)竞愣ǖ腖ED電流的占空比，從而改變有效平均電流。模擬調(diào)光的問題在于LED的色度也隨電流而變化。PWM調(diào)光避免了這個(gè)問題，因?yàn)閷?dǎo)通電流是恒定的，允許光強(qiáng)度（即平均電流）在不發(fā)生色偏的情況下變化。

輸入真彩色 PWM

簡化的傳統(tǒng)電流源升壓控制器如圖1所示，其中IOUT是調(diào)節(jié)的電流源。當(dāng)輸出負(fù)載通過SW2被PWMIN突然斷開時(shí)，反饋回路不能即時(shí)調(diào)節(jié)由ITH（循環(huán)到循環(huán)電流閾值）控制的電感器電流IL。因此，VOUT由于被饋送到COUT中的過量電流而上升，導(dǎo)致輸出過電壓條件，同時(shí)誤差放大器將其ITH補(bǔ)償電容器CITH降低到適當(dāng)?shù)牧汶娏麟娖?。?dāng)負(fù)載重新連接時(shí)，由于補(bǔ)償電容器被調(diào)高以匹配輸出電流需求，VOUT被負(fù)載電流拉低。根據(jù)應(yīng)用程序（補(bǔ)償、負(fù)載參數(shù)和組件值）相對(duì)于PWMIN導(dǎo)通時(shí)間的具體情況，負(fù)載電流通常會(huì)過沖或下沖，從而導(dǎo)致光強(qiáng)度變化時(shí)的顏色偏移。

圖1.簡化的傳統(tǒng)升壓轉(zhuǎn)換器，具有PWM調(diào)光功能。

LTC3783 中實(shí)現(xiàn)的真彩色 PWM 調(diào)光在圖 2 中以簡化形式表示。當(dāng)PWMIN變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，輸出負(fù)載斷開（SW2），同時(shí)禁用開關(guān)（SW1），補(bǔ)償電容C伊特已斷開連接 （SW3）。在 PWMIN 低電平下禁用 SW1 開關(guān)可防止 V外發(fā)生過壓情況，并斷開C伊特保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)態(tài) I千價(jià)值。當(dāng)PWMIN再次變高并且負(fù)載重新連接時(shí)，V外和 V伊特已經(jīng)達(dá)到各自的滿載值，負(fù)載電流幾乎可以瞬間恢復(fù)。

圖2.具有真彩色PWM調(diào)光功能的簡化升壓轉(zhuǎn)換器。

這種新技術(shù)允許快速連接和斷開負(fù)載。這導(dǎo)致更高的有效PWM調(diào)光比，因?yàn)閷?duì)于給定的PWM頻率，調(diào)光比受到可以提供的最短脈沖持續(xù)時(shí)間（因此，最低占空比）的限制。

應(yīng)用

升壓型 PWM LED 驅(qū)動(dòng)器

多 LED 系統(tǒng)通常將 LED 串聯(lián)連接，以確保通過每個(gè) LED 的電流相同，而不管每個(gè) LED 的 I-V 特性如何。在此類系統(tǒng)中，累積LED串電壓通常高于系統(tǒng)電源，因此需要升壓轉(zhuǎn)換器（V外> V在).圖3顯示了這種采用PWM調(diào)光的解決方案。

圖3.PWM 調(diào)光升壓 LED 應(yīng)用。

VFBP跨 RL設(shè)置 LED 負(fù)載電流電平。VFBP已設(shè)置（通過 R1和 R2） 至 0.1V，以便在負(fù)載電流精度下提高效率。將負(fù)載電流檢測電阻電壓設(shè)置為0.1V僅允許電阻器功耗為35mW，而430.1V檢測電壓則為23mW。最壞情況 VFB<3mV 的失調(diào)也確保了優(yōu)于 3% 的負(fù)載電流精度。額外的模擬調(diào)光可以通過替換R來實(shí)現(xiàn)1和 R2帶電位計(jì)或其他可變電壓源。

電阻器 RTFREQ引腳確定柵極開關(guān)頻率。所選的 6.04kΩ 值使系統(tǒng)設(shè)置為1MHz開關(guān)，這允許比標(biāo)準(zhǔn)300kHz開關(guān)頻率更高的PWM調(diào)光比。如果 LED 在電源運(yùn)行時(shí)斷開，電阻器 R3和 R4設(shè)置最大輸出過壓關(guān)斷門限，標(biāo)稱值為 VOV/FB= 1.32V。過壓保護(hù)在電流源升壓應(yīng)用中至關(guān)重要，因?yàn)楫?dāng)負(fù)載開路故障時(shí)，電容器和FET漏極電壓很容易超過器件的最大額定值。

由于采用真彩色PWM拓?fù)浜?MHz時(shí)鐘速率，該升壓應(yīng)用電路可實(shí)現(xiàn)超過3000：1的PWM調(diào)光比。

降壓-升壓型 PWM LED 驅(qū)動(dòng)器

在某些 LED 應(yīng)用中，所需的 Vin和 Vout重疊，因此需要降壓-升壓或SEPIC功能。圖 4 描述了這樣一個(gè)系統(tǒng)。在此設(shè)置中，LED 電流返回到 Vin，并且 LED 實(shí)際上看到的電壓為 Vout– Vin，允許標(biāo)稱升壓配置用作降壓-升壓。相比之下，SEPIC配置需要基于2電感或變壓器的解決方案，這會(huì)增加復(fù)雜性并降低效率。然而，真正的SEPIC還將提供接地負(fù)載，這在某些應(yīng)用中可能是可取的。

圖4.降壓-升壓 LED 應(yīng)用。

在這種模式下，PWM調(diào)光可通過PWM輸入獲得，盡管調(diào)光比與升壓配置中的調(diào)光比不相上下。缺少PWMOUT控制的負(fù)載開關(guān)意味著瞬態(tài)響應(yīng)不能那么快，因?yàn)楫?dāng)PWMIN為低電平時(shí)，輸出電壓被允許下降，當(dāng)PWMIN再次變高時(shí)需要一些恢復(fù)期。

ILIM引腳提供模擬調(diào)光，因?yàn)镮LIM范圍（0.12V

高壓 （130V 過壓保護(hù)） 反激式 LED 驅(qū)動(dòng)器

圖130所示的5V應(yīng)用與圖3類似，但由于升壓比極高，為了降低GATE占空比，增加了一個(gè)3：1變壓器，從而不違反器件的最大占空比。

圖5.PWM 調(diào)光反激式 LED 應(yīng)用。

該電路能夠以150mA電流驅(qū)動(dòng)一串LED，總正向電壓可低于130V，此時(shí)OV/FB引腳被激活以停止所有開關(guān)。這可以防止輸出端出現(xiàn)潛在的過壓情況。

如圖所示，應(yīng)用電路可以提供500：1的PWM調(diào)光比。

其他功能

在上面的130V應(yīng)用中，由于VFBP>2.5V，LTC3783處于恒流、恒壓操作，這意味著控制回路試圖將負(fù)載感應(yīng)電阻器電壓（VFBP–VFBN）調(diào)節(jié)在100mV。這不同于升壓應(yīng)用的純電壓模式，其中VFBP＝VFBN。此外，在恒流、恒壓模式下，OV/FB引腳變?yōu)榫€性反饋輸入，如果（VFBP–VFBN）<100mV，則將VOV/FB調(diào)節(jié)為1.23V。

審核編輯：郭婷