便攜式投影儀6A RGB LED驅(qū)動(dòng)器參考設(shè)計(jì)

　　電路包含兩個(gè)控制環(huán)路：內(nèi)部電流環(huán)路根據(jù)外部電壓環(huán)路的輸出控制電感電流;外部電壓環(huán)路設(shè)置內(nèi)部電流環(huán)路，最終控制LED電流。外部電壓環(huán)路監(jiān)測(cè)OUTV引腳，U1的輸出產(chǎn)生EAOUT信號(hào)。EAOUT信號(hào)控制內(nèi)部電流環(huán)路，即控制電感電流。

　　模擬LED電流控制

　　運(yùn)算放大器U1接受1.1V至2.8V的模擬輸入，驅(qū)動(dòng)MAX16821的SENSE+輸入引腳，在1.5A至6A范圍內(nèi)調(diào)節(jié)LED電流。當(dāng)LED電流達(dá)到6A時(shí)，連接到U1的參考電壓和電阻分壓器在U1輸出端產(chǎn)生大約20mV (高于VOL的最差值)的電壓。2.8V的模擬控制輸入產(chǎn)生該輸出電壓。LED電流上升到6A時(shí)，R1和R22構(gòu)成的電阻分壓器將OUTV的電流檢測(cè)信號(hào)分壓，產(chǎn)生一個(gè)很小的電壓疊加在U1輸出端;由R1和R22生成的電壓等于SENSE+輸入端100mV的外環(huán)參考電壓。注意，OUTV信號(hào)是R9、R18電流檢測(cè)信號(hào)放大后的電壓，放大倍數(shù)為135V/V。隨著模擬控制輸入電壓從2.8V開始下降，U1的輸出電壓從20mV開始線性增大。U1輸出電壓的升高，使SENSE+輸入在較低的LED電流下達(dá)到100mV。當(dāng)模擬控制輸入降至大約1.1V時(shí)，U1輸出增加到80mV，LED電流降至1.5A。

　　PWM調(diào)光

　　在PWM處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，LED輸出端的MOSFET Q9導(dǎo)通，LED短路。LED電流降至零，具體取決于Q1的導(dǎo)通時(shí)間(本設(shè)計(jì)中遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1µs)。PWM處于關(guān)閉期間始終保持電感電流。PWM開始導(dǎo)通時(shí)，Q1關(guān)閉，電感電流對(duì)輸出電容充電。輸出電壓一旦達(dá)到LED的起始導(dǎo)通電壓，LED電流開始上升。LED電流從0A上升到滿幅值的時(shí)間取決于幾個(gè)因素：電感電流、輸出電容以及LED的正向?qū)妷旱淖兓?。本參考設(shè)計(jì)僅在LED電流設(shè)定為6A時(shí)滿足< 1µs LED開啟時(shí)間的要求。如需在降低的電流時(shí)得到快速的LED開啟時(shí)間，可增大電感值并減小輸出電容。

　　反饋補(bǔ)償

　　電阻R2和R23限制高頻電流環(huán)路的增益，補(bǔ)償次級(jí)諧波振蕩。在電流環(huán)路傳輸函數(shù)中遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單位增益頻率的位置設(shè)置一個(gè)零點(diǎn)，既可以保證在低頻區(qū)有足夠的增益，又可以保證電感電流的誤差非常小。利用C1、C19構(gòu)建該零點(diǎn)。在PWM關(guān)閉、導(dǎo)通時(shí)，Q1和Q2交替連接到RC網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。本設(shè)計(jì)可保持C1、C19的電量，使PWM響應(yīng)更加迅速。

　　由于直接測(cè)量電感電流，驅(qū)動(dòng)電路的傳輸函數(shù)中沒有輸出極點(diǎn)。外部電壓環(huán)路簡(jiǎn)化成一個(gè)單極點(diǎn)系統(tǒng)，而電壓誤差放大器在設(shè)定頻率范圍內(nèi)確定這唯一極點(diǎn)。為了避免兩個(gè)反饋環(huán)路相互干擾，C21和C22將外部環(huán)路的單位增益頻率降至電流環(huán)路單位增益頻率的十分之一。Q7和Q10保持補(bǔ)償電容的電荷，保證在PWM脈沖變化時(shí)，電壓誤差放大器的輸出能即刻切換至所要求的數(shù)值。電阻R24、R25可避免Q7和Q10狀態(tài)變化產(chǎn)生的電荷注入而導(dǎo)致的C21、C22充/放電。

　　LED電流上升/下降時(shí)間

　　本設(shè)計(jì)要求在PWM工作產(chǎn)生6A LED電流時(shí)，LED電流的上升/下降時(shí)間保持在1µs以內(nèi)。這就要求使用較小的輸出濾波電容和較大電感，在滿足LED電流最大紋波的要求的前提下滿足上述條件。PWM處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，Q9導(dǎo)通，建立可編程的電感電流回路。如果LED電流設(shè)置為6A，電感電流將由MAX16821調(diào)整在6A。輸出再次導(dǎo)通時(shí)，電感電流對(duì)輸出電容C8充電。C8的充電速率決定了LED電流的上升時(shí)間，基于這一點(diǎn)計(jì)算C8的取值。因?yàn)镼9的放電速度遠(yuǎn)快于C8，所以LED電流的下降時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1µs。