利用高調光比LED驅動器設計大功率照明方案

圖8：PWM調光通過PWM引腳來實現(xiàn)。

圖9：PWM調光波形，當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調光

PWM調光(圖8和圖9)可產生很高的調光比，且不會導致與電流有關的LED色彩變化。LT3478和LT3478-1的PWM調光是通過PWM引腳來實現(xiàn)的。當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引腳設置)，而只有平均電流發(fā)生變化，所以調光不會導致LED的色彩改變。

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

圖10：專為高PWM調光比而優(yōu)化的升壓型LED驅動器電路。

利用PWM引腳來實現(xiàn)最大PWM調光比(PDR)滿足以下關系式：

PWM調光比=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則說明了PWM占空比、PWM頻率、PWM調光比和LED電流之間的關系：

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導通時間。

2. 對于固定的PWM導通時間，PWM頻率越低，PWM調光比就越高。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. 提高編程開關頻率(fOSC)可以提高PDR，但會導致效率下降和內部發(fā)熱量的增加。一般來說，TPWM(ON)MIN=3×1/fOSC(約為3個開關周期)。

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

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

圖11：圖10電路中的LED電流與PWM調光比的關系曲線。

開路LED保護

輸出電壓具有一個可設置的最大值，以避免LED因斷接(開路LED)而后重接導致受損。在LED斷接期間，轉換器可變至開口回路，并把輸出電壓驅動至極高，從而致使內部電源開關遭到損壞。大多數(shù)LED驅動器都具有一個用于保護開關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編程電平不應超過1V，以確保開關電壓不超過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立即停止開關操作，并對軟啟動引腳進行放電(圖13)。當所有故障都被消除且SS電壓被放電到低于0.25V時，內部12μA電源將以外部電容器CSS所設置的速率對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，可設置fOSC，60mΩ開關

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(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驅動器中的效率損失。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_關的開關頻率進行調節(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損耗(對于高占空比操作)，60mΩ導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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