ADI公司電源產(chǎn)品部設(shè)計(jì)工程組負(fù)責(zé)人 Josh Caldwell電源產(chǎn)品部應(yīng)用工程師 Walker Bai   快速發(fā)展的 LED 照明應(yīng)用正在取代幾乎所有傳統(tǒng)形式的照明應(yīng)用。隨著這種轉(zhuǎn)型的加速，LED 驅(qū)動(dòng)器的功率需求也提高了，如果不犧牲效率，那么電流越大，保持電流檢測(cè)準(zhǔn)確度就越難。LED 驅(qū)動(dòng)器必須保持電流檢測(cè)準(zhǔn)確度，同時(shí)快速向多個(gè)獨(dú)立的 LED 負(fù)載提供電流，并能夠并聯(lián)連接和準(zhǔn)確均流。   

 有些高功率 LED 具有獨(dú)特的機(jī)械和電氣考慮，其正極電連接至導(dǎo)熱的后飾片。在采用降壓穩(wěn)壓器配置的傳統(tǒng) LED 驅(qū)動(dòng)器中，熱管理是通過冷卻底盤來實(shí)現(xiàn)的，至后飾片的正極連接線會(huì)產(chǎn)生一個(gè)機(jī)電設(shè)計(jì)難題。后飾片必須具有至散熱器的良好導(dǎo)熱性，但也必須與之保持電隔離 (如果后飾片上的電壓與底盤不同)。由于 LED 制造商改變生產(chǎn)工藝或封裝是很困難的，因此 LED 驅(qū)動(dòng)器本身必須迎接該設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。   一種選項(xiàng)是使用四開關(guān)正降壓-升壓型 LED 驅(qū)動(dòng)器，但是額外的開關(guān) MOSFET 增加了系統(tǒng)復(fù)雜性和成本。負(fù)輸出降壓-升壓型拓?fù)鋬H采用一組開關(guān)功率 MOSFET，且允許正極與散熱器直接 (電) 連接，從而免除了在散熱器上增設(shè)電隔離器的需要，并簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)。   

 為了滿足高性能要求，LT3744 可配置為同步降壓型或負(fù)輸出降壓-升壓型控制器，以超過 20A 的連續(xù)電流驅(qū)動(dòng) LED 負(fù)載。LT3744 的電源輸入可以接受 3.3V 至 36V 電壓。作為降壓型轉(zhuǎn)換器使用時(shí)，該器件在 0V 直至電源電壓范圍內(nèi)調(diào)節(jié) LED 電流。作為負(fù)輸出降壓-升壓型轉(zhuǎn)換器使用時(shí)，LT3744 可在 0V 直至 20V 的輸出電壓范圍內(nèi)準(zhǔn)確地調(diào)節(jié) LED 電流。   在滿標(biāo)度范圍內(nèi)，模擬電流調(diào)節(jié)準(zhǔn)確度為 3%，甚至在 1/20 標(biāo)度時(shí)，準(zhǔn)確度也好于 ±30%。LT3744 有 3 個(gè)獨(dú)立的模擬和數(shù)字控制輸入以及 3 個(gè)補(bǔ)償及柵極驅(qū)動(dòng)輸出，適合多種 LED 配置。通過分離電感器電流檢測(cè)和 LED 電流檢測(cè)，LT3744 可配置為降壓型或負(fù)輸出降壓-升壓型控制器。為了便于系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所有輸入信號(hào)都以電路板地 (SGND，信號(hào)地) 為基準(zhǔn)，從而無需復(fù)雜的分立式電平轉(zhuǎn)換器。   在負(fù)輸出降壓-升壓型配置中，LED 的總體正向電壓可以高于輸入電源電壓，從而允許用低壓電源驅(qū)動(dòng)高壓 LED 串。當(dāng)出于 PCB 功率密度考慮，需要分散組件功耗時(shí)，LT3744 還可以方便地并聯(lián)，以驅(qū)動(dòng)很大的 LED 脈沖負(fù)載電流或 DC 負(fù)載電流。  

高準(zhǔn)確度電流檢測(cè) LT3744 采用一個(gè)高準(zhǔn)確度電流調(diào)節(jié)誤差放大器，可實(shí)現(xiàn)總電流控制范圍的 1/20 之準(zhǔn)確模擬調(diào)光。在總體數(shù)字 PWM 調(diào)光范圍有限的應(yīng)用中，或者在需要非常大的調(diào)光范圍的應(yīng)用中，這個(gè)特點(diǎn)至關(guān)重要。例如，在 100Hz PWM 調(diào)光頻率和 1MHz 開關(guān)頻率時(shí)，LT3744 能夠?qū)崿F(xiàn) 1250:1 PWM 調(diào)光，還可以與 20:1 模擬調(diào)光相結(jié)合，以使總體調(diào)光范圍擴(kuò)大到 25000:1。   圖 1 顯示了當(dāng)模擬控制輸入為 0V 時(shí)，隨溫度變化 LT3744 失調(diào)電壓的生產(chǎn)一致性，在這里，典型器件數(shù)量為 380 個(gè)。憑借誤差放大器的低失調(diào)，控制環(huán)路在 1/20 標(biāo)度模擬調(diào)光時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn) ±10% 的典型準(zhǔn)確度。圖 2 顯示了當(dāng)控制輸入等于 1.5V 時(shí)，穩(wěn)定電壓在多個(gè) LED 電流檢測(cè)引腳上的分布。滿標(biāo)度范圍的準(zhǔn)確度好于 ±3%，這相當(dāng)于在 60mV 滿標(biāo)度調(diào)節(jié)電壓時(shí)準(zhǔn)確度為 ±1.8mV。

 圖 1：VCTRL = 0V 時(shí)，LT3744 中的 LED 電流調(diào)節(jié)放大器之典型失調(diào)電壓為 ±300µV NUMBER OF UNITS：器件數(shù)量 380 TYPICAL UNITS：典型情況為 380 個(gè)器件 REGULATED VLED_ISP – VLED_ISN VOLTAGE：穩(wěn)定的 VLED_ISP – VLED_ISN 電壓 

 圖 2：在滿標(biāo)度電流和 VCTRL = 1.5V 時(shí)，LED 電流調(diào)節(jié)環(huán)路的典型準(zhǔn)確度為 ±1.7%。  

無閃爍性能 衡量 LED 驅(qū)動(dòng)器性能的最重要指標(biāo)之一是 LED 電流在 PWM 調(diào)光時(shí)的恢復(fù)速度。在 PWM 接通信號(hào)上升沿之后的頭幾個(gè)開關(guān)周期中，驅(qū)動(dòng)器的表現(xiàn)對(duì)最終產(chǎn)品的質(zhì)量有很大影響。LT3744 采用專有 PWM、補(bǔ)償和時(shí)鐘同步技術(shù)，提供無閃爍性能，甚至在驅(qū)動(dòng) LED 至 20A 電流時(shí)也是如此。   圖 3 顯示了用 12V 電源向紅光 LED 提供 20A 電流時(shí)，在 5 分鐘時(shí)間內(nèi) LED 電流的恢復(fù)情況。開關(guān)頻率為 550kHz，電感器為 1µH，PWM 調(diào)光頻率為 100Hz，接通時(shí)間為 10µs (1000:1 調(diào)光比)。圖中顯示了大約 3 萬個(gè)調(diào)光周期，在開關(guān)波形中無抖動(dòng)，每個(gè)恢復(fù)開關(guān)周期都是相同的。    

 圖 3：LT3744 提供無閃爍 LED 調(diào)光 10V/DIV：每格 10V 5-MINUTE PERSISTENCE：持續(xù) 5 分鐘   在 3 種不同穩(wěn)定電流之間高速調(diào)光 在投影系統(tǒng)中，讓光源更快速地接通可以減少定時(shí)限制。而定時(shí)限制減少，又可以提高影像更新率，從而可以提供分辨率更高的影像，并減輕快速移動(dòng)的白色物體之彩虹效應(yīng)。LT3744 能夠在不到 3 個(gè)開關(guān)中期中，在不同的輸出電流狀態(tài)之間過渡。   LT3744 有 3 種穩(wěn)定電流狀態(tài)，因此色彩混合系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以決定每個(gè) LED 的色溫。通過色彩混合可以實(shí)現(xiàn)很高的色彩準(zhǔn)確度，以糾正 LED 色彩的不準(zhǔn)確性，消除生產(chǎn)系統(tǒng)導(dǎo)致的各種偏差。LT3743 有小電流和大電流兩種狀態(tài)，LT3744 有 3 種電流狀態(tài)，因此所有 3 種色彩 (RGB) 的 LED 都能夠以它們各自的光輸出相互混合，以獨(dú)立地矯正 LED 的色彩。   圖 4 顯示了一個(gè) 24V 輸入 / 20A 輸出單 LED 驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器提供 3 種不同的穩(wěn)定電流，這些電流由 CTRL 上的模擬電壓和 PWM 引腳的數(shù)字狀態(tài)決定。請(qǐng)注意，既然 RS 僅用于限制電感器峰值電流和提供絕對(duì)過流保護(hù)，那么這個(gè)電阻器的準(zhǔn)確度就不必很高，這降低了系統(tǒng)成本。  

圖 4：LT3744 能夠以 3 種不同的電流值驅(qū)動(dòng)單個(gè) LED 20A MAXIMUM：最大值為 20A BLUE：藍(lán)光   3 種不同電流狀態(tài)之間的 PWM 調(diào)光如圖 5 和圖 6 所示。在圖 5 中，PWM 信號(hào)順序接通和斷開。PWM3 的優(yōu)先級(jí)最高，PWM1 則最低。這允許單一輸入信號(hào)快速轉(zhuǎn)換，以改變輸出電流。如圖 6 所示，PWM 輸入信號(hào)之間可以有任意長短的時(shí)間間隔。    

 圖 5：LT3744 在 3 種穩(wěn)定電流狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，斷開時(shí)間不到 3 個(gè)開關(guān)周期。

 圖 6：不同電流狀態(tài)可以在任何時(shí)間接通 (狀態(tài)之間具有或沒有時(shí)間間隔)                                          

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