雙輸出升壓型轉(zhuǎn)換器LT3466

摘要：LT3466是凌特公司生產(chǎn)的一款全功能雙輸出升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，可驅(qū)動多達(dá)20個白光LED，并具有中啟動、LED開路保護(hù)及欠壓閉鎖等功能。文中介紹了LT3466芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、設(shè)計方法及應(yīng)用電路。

關(guān)鍵詞：升壓型轉(zhuǎn)換器肖特基二極管欠壓閉鎖LED開路保護(hù)

1主要特點(diǎn)

LT3466是一款全功能雙輸出升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。它可以寬輸入電壓范圍內(nèi)驅(qū)動多達(dá)20個白光LED，并可為串聯(lián)LED提供相等的LED電流，從而獲得均勻的顯示亮度，省去了鎮(zhèn)流電路器，可節(jié)省PCB空間。LT3466內(nèi)含兩個獨(dú)立的轉(zhuǎn)換器，能夠驅(qū)動兩組不對稱的LED，并可對兩組LED進(jìn)行單獨(dú)調(diào)光和關(guān)斷控制。LT3466主要應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備的主/副液晶顯示屏背光源，如數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦、PDA、蜂窩式移動電話等。

2LT3466的引腳功能

LT3466采用超小型10引腳DFN封裝，可腳排列如圖1所示。

LT3466的主要特點(diǎn)如下：

內(nèi)置肖特基二極管；

可用單電阻器將工作頻率設(shè)定在200kHz～2MHz范圍內(nèi)；

中啟動功能可消除開機(jī)產(chǎn)生的浪涌電流；

LED開路箝位保護(hù)（VOUT的最大值為42V）；

在3.6V電源電壓條件下，以15mA的電流驅(qū)動16個白光LED（每個驅(qū)動器驅(qū)動8個LED），其效率高達(dá)81%；

輸入電壓范圍寬達(dá)2.7V～24V；

最大占空比可達(dá)99%（RT取267kΩ）。

3工作原理

圖2所示是LT3466的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)。LT3466采用恒定頻率、電流模式控制電路來實(shí)現(xiàn)電壓和負(fù)載調(diào)節(jié)，其內(nèi)部包含兩個相同且完全獨(dú)立的PWM轉(zhuǎn)換器。上電時，輸出電壓VOUT1、VOUT2通過各自的電感器和內(nèi)部肖特基二極管被充電至高電平，以接通帶隙基準(zhǔn)、啟動偏壓和振蕩器。在每個振蕩周期的始端，功率開關(guān)VT1或VT2導(dǎo)通。VIN與斜坡信號疊加之和輸入PWM比較器A2的正極，當(dāng)該電壓超過A2負(fù)輸入電平時，基準(zhǔn)電壓將功率開關(guān)關(guān)斷。A2負(fù)輸入端上的電平由誤差放大器A1設(shè)定，即反饋電平與200mV基準(zhǔn)電平之差的放大信號。誤差放大器A1的輸出可設(shè)定電感器L1中的正峰值電流電平，使輸出保持在調(diào)節(jié)狀態(tài)。

圖2

CTRL1與CTRL2引腳用來調(diào)節(jié)內(nèi)部基準(zhǔn)電壓。當(dāng)CTRL1和CTRL2均被拉至50mV以下時，LT3466進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。通過CTRL1和CTRL2引腳可對兩個轉(zhuǎn)換器單獨(dú)進(jìn)行調(diào)光和待機(jī)控制。

當(dāng)其中一組LED與電路斷接或發(fā)生開路故障時，其相應(yīng)轉(zhuǎn)換器的輸出電平被箝位于42V，并以較低的頻率進(jìn)行開關(guān)操作，最大限度地降低了輸入電流，但另一個轉(zhuǎn)換器仍繼續(xù)工作。

LT3466含有兩個獨(dú)立的軟啟動電路，能限制啟動過程中的浪涌電流。當(dāng)某個轉(zhuǎn)換器的CTRL引腳從低電平拉至高電平時，轉(zhuǎn)換器會進(jìn)入軟啟動模式。當(dāng)驅(qū)動較多的LED時，軟啟動性能會有所下降。

當(dāng)輸入電壓降至2.1V（典型值）以下時，欠壓閉鎖電路立即動作，將兩個轉(zhuǎn)換器全部關(guān)斷，從而防止電源電壓過低而引起器件工作不穩(wěn)定。

4電路設(shè)計

4．1占空比

升壓型轉(zhuǎn)換器的占空比由下式給出：

D=（VOUT+VD-VIN）/（VOUT+VD-VSESAT）

式中：VOUT為輸出電壓，VD為肖特基二極管正向壓降，VCESAT為開關(guān)飽和電壓，VIN為輸入電池電壓。

以1MHz的開關(guān)頻率運(yùn)行時，LT3466可實(shí)現(xiàn)的最大占空比為96%（典型值）；以200kHz開關(guān)頻率運(yùn)行時，其占空比特提高至99%（典型值）。

4．2開關(guān)頻率的設(shè)定

LT3466采用一種恒定頻率結(jié)構(gòu)，可利用一個連接在RT引腳與地之間的定時電阻器來進(jìn)行頻率設(shè)置，頻率調(diào)節(jié)范圍為200kHz～2MHz。RT引腳的標(biāo)稱電壓為0.54V。流入定時電阻器的電流用來對內(nèi)部振蕩器電容進(jìn)行充電和放電。

4．3電感器的選擇

電感器的額定飽和電流必須高于應(yīng)用所需求的峰值電流，并要求電感器DCR（銅線電阻）小于1Ω，以減小直流損耗。推薦電感值范圍為10～68μH。

4．4電容器的選擇

輸入和輸出電容器推薦采用X5R型和X7R型陶瓷電容器，因?yàn)樗鼈兡茉谳^寬的電壓和溫度范圍內(nèi)保持其容值不變。對于大多數(shù)應(yīng)用來說，選擇1μF或2.2μF的電容器即可，其耐壓應(yīng)大于輸入或輸出電壓。

4．5LED電流的設(shè)置

每組LED電流均可通過合適的RFB1和RFB2來單獨(dú)設(shè)定，公式如下：

RFB1=200mV/ILEDI;RFB1=200mV/ILED2

式中，200mV為反饋基準(zhǔn)電壓，對于大多數(shù)白光LED，設(shè)計時均應(yīng)以15～20mA的最大電流來驅(qū)動。

4．6調(diào)光控制

調(diào)光控制通過CTRL1和CTRL2引腳來實(shí)現(xiàn)，共有兩種調(diào)節(jié)方式：一是采用可變DC電壓來調(diào)節(jié)各自LED串的亮度，關(guān)系如下：當(dāng)VCTRL1,2>1.6V:ILED1,2≈(200mV/RFB1,2),當(dāng)VCTRL1，21V:ILED1,2≈(VCTRL1,2/5RFB1,2)二是采用一個可變占空比PWM來調(diào)制LED串的亮度，其電路如圖3所示。PWM信號由一個RC網(wǎng)絡(luò)來濾波，并送至CTRL1、CTRL2引腳進(jìn)行調(diào)制。R1、C1的轉(zhuǎn)角頻率應(yīng)遠(yuǎn)低于PWM信號的頻率，同時R1也應(yīng)遠(yuǎn)小于CTRL的內(nèi)部組抗（100kΩ）。

5應(yīng)用電路

5．1低輸入電壓應(yīng)用

LT3466的輸入電壓可低至2.7V，因此可采用兩節(jié)堿性電池或單節(jié)鋰離子電池供電。圖4為單節(jié)鋰離子電池驅(qū)動兩組各10個串聯(lián)白光LED的應(yīng)用電路。圖中，電池與電感器相連，LT3466由3V～5V的邏輯電源電壓供電。

圖5

5．2高輸入電壓應(yīng)用

LT3466的最高輸入電壓可達(dá)24V，但能夠驅(qū)動的最大LED數(shù)目要受到42V箝位電壓的限制。圖5是采用12V電壓來驅(qū)動兩組各24個串聯(lián)白光LED的應(yīng)用電路。