雙路升壓轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)白光LED具有1000：1 PWM調(diào)光

筆記本電腦、大屏幕手持式 PDA、儀表板顯示器以及汽車和航空電子車內(nèi)娛樂 LCD 面板均采用高功率白光 LED 燈串照明。與其他背光技術(shù)相比，白光LED是首選，因?yàn)樗鼈兲峁┳銐蚋邚?qiáng)度的真正白光供日光觀看，并為夜間使用提供足夠的調(diào)光能力。LED還具有相對(duì)較長(zhǎng)的使用壽命，并且沒有危險(xiǎn)材料。這些 LCD 面板邊緣的 LED 燈串在恒定電流驅(qū)動(dòng)時(shí)可提供均勻的亮度。

LED驅(qū)動(dòng)器的最大開關(guān)電壓限制了它可以串聯(lián)驅(qū)動(dòng)的LED數(shù)量。并聯(lián)LED似乎是增加驅(qū)動(dòng)器IC容量的好方法，但并聯(lián)LED必須在正向電壓下匹配良好;否則，不匹配的LED串會(huì)導(dǎo)致電流不均勻，從而導(dǎo)致亮度不均勻。LED可以專門分類（分箱）以匹配特性，但這會(huì)增加成本。

更好的解決方案是使用雙通道LED驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)兩串LED。這節(jié)省了復(fù)制驅(qū)動(dòng)器IC和輸入電容等元件的空間和成本。每個(gè)串都以相同的調(diào)節(jié)恒流驅(qū)動(dòng)，從而提供均勻的亮度。

具有這些功能的一個(gè) IC 是 LT3486 雙通道 LED 串驅(qū)動(dòng)器，它具有兩個(gè)具有高 PWM 調(diào)光能力的 1.3A 通道，采用小型 5mm × 3mm DFN 封裝。由于兩個(gè)通道的電源開關(guān)都包含在IC中，因此電路簡(jiǎn)單而小巧。

雙路 LED 串升壓驅(qū)動(dòng)器

LT?3486 是一款雙通道升壓型 LED 驅(qū)動(dòng)器。每個(gè)通道都有一個(gè)高效的低邊 1.3A npn 電源開關(guān)，具有低 V行政長(zhǎng)官（星期六） 300mV （在 750mA 開關(guān)電流下）。該 IC 設(shè)計(jì)用于在寬輸入電壓范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)一串 LED。在典型應(yīng)用中，每個(gè) LED 串的總電壓可高達(dá) 38V，但如果在 LED 串?dāng)嚅_時(shí)使用過壓保護(hù) （OVP） 引腳保護(hù)開關(guān)，則總電壓可能限制為 34V。

圖 1 示示了 LT3486 是一款雙通道 LED 串升壓型轉(zhuǎn)換器，可從一個(gè) 16V–20V 輸入電壓范圍源以 100mA 電流驅(qū)動(dòng)總共 4–16 個(gè)白光 LED。LED的總電壓不能超過34V。該電路通過單個(gè)陶瓷輸入電容器和兩個(gè)小型陶瓷輸出電容器保持小巧簡(jiǎn)單。在800kHz高開關(guān)頻率下，電感和電容可以很小，同時(shí)電路的效率仍然很高，如圖2所示。隨著PWM占空比從100%降低，電路效率略有下降，但在PWM導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)仍然很高。不僅工作效率高，而且轉(zhuǎn)換器關(guān)斷電流消耗小于1μA （典型值為100nA），只需在IC關(guān)斷時(shí)從電池中抽出即可。

圖1.LED 驅(qū)動(dòng)器使用 4V–16V 輸入驅(qū)動(dòng)兩串 100 至 34mA 1000mA LED（串中總電壓小于 1V），具有 <>：<> PWM 調(diào)光。

圖2.圖1所示電路的效率與PWM占空比函數(shù)的效率。

1000：1 PWM 調(diào)光和 10：1 亮度控制

如圖 1 所示，可通過一個(gè)模擬電壓輸入至 CTRL 引腳或一個(gè)數(shù)字 PWM 信號(hào)至 PWM 調(diào)光 MOSFET 和 PWM 引腳的柵極來(lái)控制 LT3486 上的 LED 亮度。模擬亮度控制通過降低內(nèi)部檢測(cè)電阻電壓，將 LED 電流從 100mA 降低到較低的值。雖然這是降低LED亮度的簡(jiǎn)單方法，但LED電流控制的精度會(huì)降低，并且LED的色度在較低電流下會(huì)發(fā)生變化。圖 3 中的圖表顯示了 LT3486 典型 FB 引腳壓降與 CTRL 引腳電壓的函數(shù)關(guān)系。當(dāng)CTRL引腳拉高（高于200.3V）時(shí)，1mV FB引腳（和電流檢測(cè)電壓）的低精度在全電流下典型值為5%，但隨著CTRL引腳電壓降低到150mV，F(xiàn)B引腳電壓也降至約40mV。低于此 5：1 調(diào)光比時(shí)，當(dāng) CTRL 引腳電壓被拉至低于 75mV 時(shí)，LED 將關(guān)閉。

圖3.FB 引腳電壓與 CTRL 引腳電壓。

降低LED亮度的另一種方法是數(shù)字PWM調(diào)光。與LED串聯(lián)的PWM MOSFET產(chǎn)生如圖4所示的波形，當(dāng)LED串在100mA恒定電流下進(jìn)行PWM時(shí)。在PWM導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，電流為穩(wěn)壓良好的100mA。在PWM關(guān)斷時(shí)間內(nèi)，電流為零。由于電流為100mA或零，因此LED顏色得以保留，就好像LED由恒定的100mA電流驅(qū)動(dòng)一樣。調(diào)光只是平均值而非瞬時(shí)電流的函數(shù)。LT3486 中的高級(jí) PWM 功能在將 LED 返回到其編程的 LED 電流方面特別快。其較短的最小調(diào)光導(dǎo)通時(shí)間（10μs 導(dǎo)通時(shí)間）允許 1000：1 的數(shù)字 PWM 調(diào)光比和 100Hz PWM 頻率 — 速度足夠快，可避免可見閃爍。例如，兩個(gè) LT3486 的組合驅(qū)動(dòng)高端顯示器中的四個(gè) LED 串 （R-G-G-B） 可提供 1000：1 的調(diào)光，同時(shí)即使在非常昏暗的夜間操作期間也能保持顯示器的真彩色。

圖4.PWM 調(diào)光波形。

當(dāng)PWM信號(hào)用于亮度控制，但需要小于5：1的調(diào)光范圍，并且LED的色度不是特別重要時(shí)，PWM信號(hào)可以饋入RC濾波器，如圖6所示。這將 PWM 輸入轉(zhuǎn)換為直接控制 LED 電流的模擬 CTRL 引腳電壓，無(wú)需 PWM 調(diào)光 MOSFET。圖5中的16V、5 LED轉(zhuǎn)換器利用這種濾波器可在CTRL引腳上提供高達(dá)5：1的模擬調(diào)光范圍，而無(wú)需兩個(gè)額外的PWM調(diào)光MOSFET。在這種情況下，LT3486 PWM 引腳被連接至 1.25V REF 引腳。

圖5.LED 驅(qū)動(dòng)器使用 5V 輸入驅(qū)動(dòng)兩串 25 個(gè) 34mA LED（每串總電壓低于 5V），亮度控制為 1：<>。

圖6.通過濾波后的 PWM 信號(hào)實(shí)現(xiàn) 5：1 亮度控制。

倍增器為 LED 串提供高于 34V 的電壓

GPS導(dǎo)航和車內(nèi)娛樂顯示器在主流消費(fèi)車輛中越來(lái)越受歡迎。使用兩個(gè) LED 驅(qū)動(dòng)器（每個(gè)驅(qū)動(dòng)器帶有 8 個(gè) LED 燈串）而不是單個(gè) 16 個(gè) LED 燈串的優(yōu)點(diǎn)是，最大開關(guān)電壓仍然是單個(gè) 8 LED 燈串（34mA 時(shí)總燈串電壓小于 100V）。即便如此，LCD面板屏幕尺寸正在超越標(biāo)準(zhǔn)的6英寸和7英寸，需要更多的LED和34V以上的燈串電壓。

圖7中的電路使用電荷泵倍壓器將兩串LED驅(qū)動(dòng)至高達(dá)70V的電壓，同時(shí)提供過壓保護(hù)并保持在42V最大開關(guān)電壓以下。充電泵肖特基二極管和電容器在一個(gè)給定占空比內(nèi)使有效輸出電壓加倍，而 LT3486 LED 驅(qū)動(dòng)器則繼續(xù)調(diào)節(jié) 100mA 恒定 LED 電流。圖7中的LED在1mA時(shí)具有比圖100中更高的正向電壓，導(dǎo)致總串電壓高達(dá)40V。如果需要更多LED，在達(dá)到過壓保護(hù)水平之前，串電壓可以堆疊到70V，但不能超過峰值開關(guān)電流限值。隨著燈串電壓和LED電流的上升，最小輸入電壓也會(huì)上升。圖8顯示了隨著占空比增加而下降的典型峰值開關(guān)電流限值。除了峰值電感電流外，倍壓器還增加了額外的電荷泵電容電流。

圖7.LED 驅(qū)動(dòng)器使用 8V–18V 輸入驅(qū)動(dòng)兩串 100 個(gè) 40mA LED（每串最大 1000V），具有 1：<> PWM 調(diào)光。

圖8.典型峰值開關(guān)電流限值隨著占空比增加到50%以上而下降。

結(jié)論

LT?3486 是一款雙通道 1.3A LED 串驅(qū)動(dòng)器，具有 1000：1 PWM 調(diào)光能力。其 3% LED 電流精度、低檢測(cè)電壓、低關(guān)斷電流、過壓保護(hù)和寬輸入電壓范圍使其成為各種應(yīng)用中高功率 LCD 面板的理想選擇，包括汽車顯示器和筆記本電腦。簡(jiǎn)單的 5：1 模擬調(diào)光比和更精確的 1000：1 PWM 調(diào)光比為顯示器提供了足夠的亮度控制，適合白天和夜間使用，同時(shí)在整個(gè)亮度級(jí)別上保持其色彩特性。

審核編輯：郭婷