基于LED驅(qū)動(dòng)器的新型調(diào)光方案詳解

在許多照明應(yīng)用中，人們都采用了能夠產(chǎn)生已調(diào)大電流脈沖的功率驅(qū)動(dòng)器，從DLP 投影機(jī)中的大電流 LED到高功率激光二極管等等。例如：在高端視頻投影機(jī)中，高功率 LED 用于產(chǎn)生彩色照明。這些投影機(jī)中的RGB LED 需要精準(zhǔn)的調(diào)光控制以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的彩色混合 ── 在該場(chǎng)合中，除了簡(jiǎn)單的 PWM 調(diào)光以外，還能夠提供更多的控制功能。通常，為了實(shí)現(xiàn)彩色混合中所要求的寬動(dòng)態(tài)范圍，LED 驅(qū)動(dòng)器必須要能夠在兩種完全不同的已調(diào)峰值電流狀態(tài)之間快速切換，并疊加 PWM 調(diào)光而不造成任何損壞。LT3743 能夠滿足這些苛刻的準(zhǔn)確度和速度要求。

　　LT3743 是一款同步降壓型 DC/DC 控制器，它運(yùn)用固定頻率、平均電流模式控制，以通過(guò)一個(gè)與電感器相串聯(lián)的檢測(cè)電阻器準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)電感器電流。在一個(gè) 0V 至“低于輸入電壓軌 2V”的輸出電壓范圍內(nèi)，LT3743 能夠以 ±6% 的準(zhǔn)確度來(lái)調(diào)節(jié)任意負(fù)載中的電流。

　　通過(guò)把準(zhǔn)確的模擬調(diào)光 （高光度狀態(tài)和低光度狀態(tài)） 與 PWM 調(diào)光組合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)、寬范圍的 LED 電流控制。模擬調(diào)光通過(guò) CTRL_L、CTRL_H 和 CTRL_T 引腳來(lái)控制；PWM 調(diào)光則通過(guò) PWM 和 CTRL_SEL 引腳來(lái)控制。通過(guò)采用在外部進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作的負(fù)載電容器這種獨(dú)特的做法，LT3743 實(shí)現(xiàn)了高和低模擬狀態(tài)之間的快速變換，從而能夠在幾 μs 的時(shí)間內(nèi)改變已調(diào) LED 電流水平。開(kāi)關(guān)頻率可以在 200kHz 至 1MHz 的范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)置 （通過(guò)采用一個(gè)外部電阻器） 和同步至一個(gè)頻率范圍為300kHz 至1MHz 的外部時(shí)鐘。

　　開(kāi)關(guān)輸出電容器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　在傳統(tǒng)的電流調(diào)節(jié)器中，負(fù)載兩端的電壓存儲(chǔ)于輸出電容器之中。如果負(fù)載電流突然改變，則輸出電容器中的電壓必須進(jìn)行充電或放電以與新的已調(diào)電流相匹配。在轉(zhuǎn)換期間，負(fù)載中的電流未得到良好的控制，因而導(dǎo)致了緩慢的負(fù)載電流響應(yīng)時(shí)間。

　　LT3743 通過(guò)采用一種獨(dú)特的開(kāi)關(guān)輸出電容器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)解決了這一問(wèn)題，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了超快的負(fù)載電流上升和下降時(shí)間。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)背后的基本概念是：LT3743 起一個(gè)已調(diào)電流源的作用，負(fù)責(zé)向負(fù)載提供驅(qū)動(dòng)電流。對(duì)于某個(gè)給定的電流，負(fù)載兩端的電壓降存儲(chǔ)于第一個(gè)開(kāi)關(guān)輸出電容器中。當(dāng)需要一種不同的已調(diào)電流狀態(tài)時(shí)，將第一個(gè)輸出電容器關(guān)斷，并接通第二個(gè)電容器。這使得每個(gè)電容器能夠存儲(chǔ)與期望已調(diào)電流相對(duì)應(yīng)的負(fù)載電壓降。

　　圖 1 示出了具有各種控制引腳的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。PWM 和 CTRL_SEL 引腳為數(shù)字控制引腳，用于確定已調(diào)電流的狀態(tài)。CTRL_H 和 CTRL_L 引腳是具有一個(gè) 0V 至 1.5V 全標(biāo)度范圍的模擬輸入，可在電流檢測(cè)電阻器兩端產(chǎn)生一個(gè) 0mV 至 50mV 的已調(diào)電壓。

　　圖 1：基本的開(kāi)關(guān)電容器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　圖 2 示出了對(duì)應(yīng)于 PWM 和 CTRL_SEL 引腳各種不同狀態(tài)的定時(shí)波形。當(dāng) PWM 為低電平時(shí)，所有的開(kāi)關(guān)操作將被終止，而且兩個(gè)輸出電容器均與負(fù)載斷接。

　　圖2：LED 電流 PWM 和 CTRL_SEL 調(diào)光

　　盡管 LT3743 可以采用開(kāi)關(guān)輸出電容器來(lái)配置，但它能夠很容易地適應(yīng)任何傳統(tǒng)的模擬和/或 PWM 調(diào)光方案。