利用高調(diào)光比LED驅(qū)動器設(shè)計大功率照明方案

圖8：PWM調(diào)光通過PWM引腳來實現(xiàn)。

圖9：PWM調(diào)光波形，當(dāng)PWM引腳為有效高電平或低電平時，LED電流分別為最大值或0。

PWM調(diào)光

PWM調(diào)光(圖8和圖9)可產(chǎn)生很高的調(diào)光比，且不會導(dǎo)致與電流有關(guān)的LED色彩變化。LT3478和LT3478-1的PWM調(diào)光是通過PWM引腳來實現(xiàn)的。當(dāng)PWM引腳為有效高電平(TPWM(ON))或低電平時，LED電流分別為最大值或0。LED的導(dǎo)通時間(或者平均電流)受控于PWM引腳的占空比。由于LED始終工作于相同的電流條件下(最大電流由CTRL1引腳設(shè)置)，而只有平均電流發(fā)生變化，所以調(diào)光不會導(dǎo)致LED的色彩改變。

PWM調(diào)光并不是一個新技術(shù)，但要實現(xiàn)高PWM調(diào)光比(需要極低的PWM占空比)卻頗具挑戰(zhàn)性。LT3478和LT3478-1采用一種專利架構(gòu)來實現(xiàn)超過3000:1的PWM調(diào)光比(100Hz)。圖10的應(yīng)用電路可以實現(xiàn)超過3,000:1的PWM調(diào)光比，前提是PWM導(dǎo)通時間被縮減至3個開關(guān)周期(當(dāng)fPWM=100Hz時，TPWM(ON)3.3μs)。圖11和12是圖10的相應(yīng)關(guān)系曲線和波形。

圖10：專為高PWM調(diào)光比而優(yōu)化的升壓型LED驅(qū)動器電路。

利用PWM引腳來實現(xiàn)最大PWM調(diào)光比(PDR)滿足以下關(guān)系式：

PWM調(diào)光比=1/最小PWM占空比=1/(TPWM(ON)MIN·fPWM)

圖10中的簡化波形和下面給出的準(zhǔn)則說明了PWM占空比、PWM頻率、PWM調(diào)光比和LED電流之間的關(guān)系：

1. 對于100Hz的PWM頻率(fPWM)，一個數(shù)值為3,000的PDR意味著3.3μs的PWM導(dǎo)通時間。

2. 對于固定的PWM導(dǎo)通時間，PWM頻率越低，PWM調(diào)光比就越高。但對最低可以把PWM頻率控制到什么水平是有限制的，因為人眼會感覺到頻率低于80Hz的閃爍。

3. 提高編程開關(guān)頻率(fOSC)可以提高PDR，但會導(dǎo)致效率下降和內(nèi)部發(fā)熱量的增加。一般來說，TPWM(ON)MIN=3×1/fOSC(約為3個開關(guān)周期)。

4. 應(yīng)最大限度地減小輸出電容器的漏電流。當(dāng)PWM引腳為低電平時，LT3478和LT3478-1將關(guān)斷所有從VOUT獲得工作電流的電路。

5. 如欲獲得更寬的調(diào)光范圍，可以組合應(yīng)用PWM調(diào)光和模擬調(diào)光功能，此時TDR=PDR·ADR，其中TDR=總調(diào)光比，PDR=PWM調(diào)光比，ADR=模擬調(diào)光比。3000:1的PDR和10:1(CTRL引腳電壓為0.1V)的ADR將產(chǎn)生30,000:1的TDR。

圖11：圖10電路中的LED電流與PWM調(diào)光比的關(guān)系曲線。

開路LED保護

輸出電壓具有一個可設(shè)置的最大值，以避免LED因斷接(開路LED)而后重接導(dǎo)致受損。在LED斷接期間，轉(zhuǎn)換器可變至開口回路，并把輸出電壓驅(qū)動至極高，從而致使內(nèi)部電源開關(guān)遭到損壞。大多數(shù)LED驅(qū)動器都具有一個用于保護開關(guān)的固定最大輸出電壓，但對于重新連接的LED串來說，該電壓可能過高。LT3478和LT3478-1提供了一個可編程過壓保護(OVP)電平，以根據(jù)串聯(lián)的LED的數(shù)目來限制輸出電壓。OVPSET電壓負責(zé)限制最大輸出電壓，最大輸出電壓=OVPSET電壓x41。

圖12：圖10電路的PWM調(diào)光波形。

OVPSET電壓利用其自身的電阻分壓器，或通過給用于確定CTRL1電壓的分壓器增添一個電阻器，從VREF獲得。OVPSET編程電平不應(yīng)超過1V，以確保開關(guān)電壓不超過42V。

高可靠性：故障檢測和軟啟動

為在熱插拔、啟動或正常操作期間實現(xiàn)可靠的性能，LT3478和LT3478-1可監(jiān)視以下任何故障的系統(tǒng)參數(shù)：VIN2.8V，SHDN1.4V，電感器涌入電流大于6A和/或輸出電壓高于編程OVP電壓。一旦檢測到任何上述故障，LT3478和LT3478-1立即停止開關(guān)操作，并對軟啟動引腳進行放電(圖13)。當(dāng)所有故障都被消除且SS電壓被放電到低于0.25V時，內(nèi)部12μA電源將以外部電容器CSS所設(shè)置的速率對SS引腳進行充電。SS電壓的平緩上升等效于開關(guān)電流限值的斜坡上升，直到SS電壓超過VC電壓。

高效率：獨立的電感器和IC電源，可設(shè)置fOSC，60mΩ開關(guān)

LT3478和LT3478-1能采用獨立的IC和電感器電源，以優(yōu)化效率和開關(guān)占空比范圍。電感器涌入電流的檢測采用VS和L引腳，而與VIN電源無關(guān)(圖2)，這使得能利用系統(tǒng)的最低可用電源(至少2.8V)為VIN供電，以盡量減少電源開關(guān)驅(qū)動器中的效率損失。這樣，電感器能通過一個更加適合LED負載的占空比和功率要求的電源(2.8V至36V)來供電?？蓪﹄娫撮_關(guān)的開關(guān)頻率進行調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)系統(tǒng)所需的最佳電感器尺寸和效率性能。通過盡可能地降低開關(guān)損耗(對于高占空比操作)，60mΩ導(dǎo)通電阻進一步地提高了效率。

圖13：LT3478/LT3478-1故障檢測和SS引腳電壓時序圖。

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