利用高調(diào)光比LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)大功率照明方案

圖8：PWM調(diào)光通過(guò)PWM引腳來(lái)實(shí)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(shí)，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(huì)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(guò)PWM引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)PWM引腳為有效高電平(TPWM(ON))或低電平時(shí)，LED電流分別為最大值或0。LED的導(dǎo)通時(shí)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(huì)導(dǎo)致LED的色彩改變。

PWM調(diào)光并不是一個(gè)新技術(shù)，但要實(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)超過(guò)3000:1的PWM調(diào)光比(100Hz)。圖10的應(yīng)用電路可以實(shí)現(xiàn)超過(guò)3,000:1的PWM調(diào)光比，前提是PWM導(dǎo)通時(shí)間被縮減至3個(gè)開關(guān)周期(當(dāng)fPWM=100Hz時(shí)，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(dòng)器電路。

利用PWM引腳來(lái)實(shí)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(jiǎn)化波形和下面給出的準(zhǔn)則說(shuō)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(duì)于100Hz的PWM頻率(fPWM)，一個(gè)數(shù)值為3,000的PDR意味著3.3μs的PWM導(dǎo)通時(shí)間。

2. 對(duì)于固定的PWM導(dǎo)通時(shí)間，PWM頻率越低，PWM調(diào)光比就越高。但對(duì)最低可以把PWM頻率控制到什么水平是有限制的，因?yàn)槿搜蹠?huì)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(huì)導(dǎo)致效率下降和內(nèi)部發(fā)熱量的增加。一般來(lái)說(shuō)，TPWM(ON)MIN=3×1/fOSC(約為3個(gè)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(shí)，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(shí)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(hù)

輸出電壓具有一個(gè)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(dòng)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(dòng)器都具有一個(gè)用于保護(hù)開關(guān)的固定最大輸出電壓，但對(duì)于重新連接的LED串來(lái)說(shuō)，該電壓可能過(guò)高。LT3478和LT3478-1提供了一個(gè)可編程過(guò)壓保護(hù)(OVP)電平，以根據(jù)串聯(lián)的LED的數(shù)目來(lái)限制輸出電壓。OVPSET電壓負(fù)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(guò)給用于確定CTRL1電壓的分壓器增添一個(gè)電阻器，從VREF獲得。OVPSET編程電平不應(yīng)超過(guò)1V，以確保開關(guān)電壓不超過(guò)42V。

高可靠性：故障檢測(cè)和軟啟動(dòng)

為在熱插拔、啟動(dòng)或正常操作期間實(shí)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(cè)到任何上述故障，LT3478和LT3478-1立即停止開關(guān)操作，并對(duì)軟啟動(dòng)引腳進(jìn)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(shí)，內(nèi)部12μA電源將以外部電容器CSS所設(shè)置的速率對(duì)SS引腳進(jìn)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(guò)VC電壓。

高效率：獨(dú)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(dú)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(cè)采用VS和L引腳，而與VIN電源無(wú)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(dòng)器中的效率損失。這樣，電感器能通過(guò)一個(gè)更加適合LED負(fù)載的占空比和功率要求的電源(2.8V至36V)來(lái)供電?？蓪?duì)電源開關(guān)的開關(guān)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需的最佳電感器尺寸和效率性能。通過(guò)盡可能地降低開關(guān)損耗(對(duì)于高占空比操作)，60mΩ導(dǎo)通電阻進(jìn)一步地提高了效率。

圖13：LT3478/LT3478-1故障檢測(cè)和SS引腳電壓時(shí)序圖。

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