適用于高功率LED驅(qū)動器應用的各種拓撲結(jié)構(gòu)的調(diào)光比

高功率LED正在迅速擴大其作為電視投影、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)動器應用的各種拓撲結(jié)構(gòu)的調(diào)光比。

LT3518 具有一個 45V 電源開關(guān)、100mV 高端電流檢測和準確的開路 LED 保護功能。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.ttokpm.com/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用。10：1 模擬調(diào)光范圍進一步將總調(diào)光范圍擴展到 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。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)動器采用獨立、自由運行的內(nèi)部振蕩器工作。當內(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PWM調(diào)光時，當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。導通延遲從0到一個完整的振蕩器周期不等，這限制了可實現(xiàn)的PWM調(diào)光比。當需要高PWM調(diào)光比時，這種額外的周期成為障礙。

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） 來運行轉(zhuǎn)換器。LT3518 沒有使用一個自由運行的振蕩器，而是將內(nèi)部振蕩器與外部 PWM 信號對齊。當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，從而改善了可實現(xiàn)的 PWM 調(diào)光比。

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)計在PWM低周期期間禁用VC引腳的所有內(nèi)部負載，這保持了外部補償電容器上VC引腳的充電狀態(tài)。此功能減少了瞬態(tài)恢復時間，進一步提高了可實現(xiàn)的PWM調(diào)光率。然而，為了實現(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)響應和高功耗之間進行權(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)計變得困難。

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。

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)動程序也可用于實現(xiàn)故障保護。當檢測到故障（例如，輸入浪涌）時，LED陣列將被斷開，并通過下拉PWM輸入進行保護。

應用

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。

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

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-升壓拓撲。要使具有一個低邊開關(guān)的 LT3518 充當降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器，LED 電流應返回到 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)，從而允許比標準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頻率下實現(xiàn)的。

圖7.面向汽車應用的降壓-升壓 LED 驅(qū)動器。

圖8.圖3000應用電路在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。

圖9.降壓模式 1.5A LED 驅(qū)動器。

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

當高功率輸入電壓驅(qū)動降壓配置中的幾個LED時，應考慮LED開路保護。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)到預定義的值，從而保護 LED。

圖 11.用于降壓配置的開放式 LED 保護設(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，可在多種拓撲結(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。它為恒壓和恒流應用提供了完整的解決方案。

審核編輯：郭婷