在许多照明运用中,人们都选用了能够产生已调大电流脉冲的功率驱动器,从DLP 投影机中的大电流 LED到高功率激光二极管等等。例如:在高端视频投影机中,高功率 LED 用于产生五颜六色照明。这些投影机中的RGB LED 需求精准的调光操控以完成精确的五颜六色混合 ── 在该场合中,除了简略的 PWM 调光以外,还能够供给更多的操控功用。一般,为了完成五颜六色混合中所要求的宽动态规模,LED 驱动器有必要要能够在两种彻底不同的已调峰值电流状况之间快速切换,并叠加 PWM 调光而不形成任何损坏。LT3743 能够满意这些严苛的精确度和速度要求。
LT3743 是一款同步降压型 DC/DC 操控器,它运用固定频率、均匀电流形式操控,以经过一个与电感器相串联的检测电阻器精确地调理电感器电流。在一个 0V 至“低于输入电压轨 2V”的输出电压规模内,LT3743 能够以 ±6% 的精确度来调理恣意负载中的电流。
经过把精确的模仿调光 (高光度状况和低光度状况) 与 PWM 调光组合起来,完成了精准、宽规模的 LED 电流操控。模仿调光经过 CTRL_L、CTRL_H 和 CTRL_T 引脚来操控;PWM 调光则经过 PWM 和 CTRL_SEL 引脚来操控。经过选用在外部进行开关操作的负载电容器这种共同的做法,LT3743 完成了高和低模仿状况之间的快速改换,然后能够在几 μs 的时刻内改动已调 LED 电流水平。开关频率能够在 200kHz 至 1MHz 的规模内进行设置 (经过选用一个外部电阻器) 和同步至一个频率规模为300kHz 至1MHz 的外部时钟。
开关输出电容器拓扑结构
在传统的电流调理器中,负载两头的电压存储于输出电容器之中。假如负载电流忽然改动,则输出电容器中的电压有必要进行充电或放电以与新的已调电流相匹配。在转化期间,负载中的电流未得到杰出的操控,因而导致了缓慢的负载电流呼应时刻。
LT3743 经过选用一种共同的开关输出电容器拓扑结构处理了这一问题,该拓扑结构完成了超快的负载电流上升和下降时刻。这种拓扑结构背面的根本概念是:LT3743 起一个已调电流源的效果,担任向负载供给驱动电流。关于某个给定的电流,负载两头的电压降存储于第一个开关输出电容器中。当需求一种不同的已调电流状况时,将第一个输出电容器关断,并接通第二个电容器。这使得每个电容器能够存储与希望已调电流相对应的负载电压降。
图 1 示出了具有各种操控引脚的根本拓扑结构。PWM 和 CTRL_SEL 引脚为数字操控引脚,用于确认已调电流的状况。CTRL_H 和 CTRL_L 引脚是具有一个 0V 至 1.5V 全标度规模的模仿输入,可在电流检测电阻器两头产生一个 0mV 至 50mV 的已调电压。
图 1:根本的开关电容器拓扑结构
图 2 示出了对应于 PWM 和 CTRL_SEL 引脚各种不同状况的守时波形。当 PWM 为低电平常,一切的开关操作将被停止,并且两个输出电容器均与负载断接。
图2:LED 电流 PWM 和 CTRL_SEL 调光
虽然 LT3743 能够选用开关输出电容器来装备,但它能够很容易地习惯任何传统的模仿和/或 PWM 调光计划
开关周期同步
LT3743 使一切的开关脉冲边缘同步至 PWM 和 CTRL_SEL 上升沿。同步赋予了体系规划师选用恣意周期或非周期 PWM 调光脉冲宽度和占空比的自由度。关于大电流 LED 驱动器而言,这是从零电流或低电流状况康复至高电流状况过程中必不可少的特色。经过在 CTRL_SEL 或 PWM 信号变至高电平常从头起动时钟,电感器电流将当即开端斜坡上升,而无须等候一个时钟上升沿。未选用同步时,时钟脉冲沿和 PWM 脉冲沿的相位联系将不受操控,因而有或许在 LED 光输出中引起显着的颤动。当选用一个具 SYNC 引脚的外部时钟时,开关周期将在 8 个开关周期之内从头同步至外部时钟。
一款合适高端 DLP 投影机、选用开关输出电容器的 24V、20A LED 驱动器。高端 DLP 投影机要求极高质量的图画和五颜六色重现。为了完成高的五颜六色精确度,各个 LED 傍边的五颜六色误差是经过混入其他两个五颜六色 LED 的颜色来校对的。例如:当红光 LED 处于满电流导通状况时,蓝光和绿光 LED 将以低电流水平接通,这样它们就能够被混入以产生精确的红光。这种办法需求具有在较低 (约 2A) 和较高 (约 20A) LED 电流之间进行快速转化的才能,以坚持 PWM 调光脉冲沿。图 3 示出了一款专供高端 DLP 投影机运用的 24V/20A LED 驱动器。
图3:选用开关输出电容器的 24V/20A LED 驱动器
450kHz 的较低开关频率答应运用一个十分小的 1.0μH 电感器。在 25% 纹波电流条件下,高电流状况与低电流状况之间的转化时刻大约为 2μs。1mF 的大输出电容器存储了两种不同电流状况下 LED 两头的电压降,并供给了 MOSFET 调光开关接通时的瞬时电流。关于完成快速 LED 电流转化来说,选用几个并联的低 ESR 电容器是至关紧要的。
已调高电流和低电流由衔接在 VREF 引脚与 CTRL_L 和CTRL_H 引脚之间的分压器来设定。VREF 引脚上的 ±2%、2V 基准还用于供给温度降额电路施加在 CTRL_T 引脚上的基准信号 (见下文中的“LED 电流的热降额”)。
为了减小有或许很大的发动电流,LT3473 选用了一种可限制已调电流的共同软起动电路,然后在软起动引脚充电至 1.5V 时供给全驱动。为了最大极限地缩短不同电流水平之间的转化时刻,LT3743 运用了针对每种电流水平的独自补偿,这样电流操控环路就能够尽或许快地康复稳态操作。图 4 示出了从 0A~2A 至 20A 的 LED 电流阶跃。
图4:0A ~ 2A 至 20A 的 LED 电流阶跃
宽PWM 占空比规模内的高功率
在便携式 DLP 投影机中,功率耗散是一个极其重要的规划参数。与现在市面上出售的许多并联型大电流 LED 驱动器不同,LT3743 在一个宽 PWM 占空比规模内具有杰出的功率。经过只把功率运送至负载,而不是将功率旁路掉或许给输出%&&&&&%器充电,常见的传统 PWM 调光型驱动器中丢失的大部分能量能够节省下来。图 5 示出了当 VIN = 12V、并以 0A 至 20A 电流驱动一个绿光 LED 时,整个占空比规模内的功率改变状况。
图5:12V、20A PWM 调光功率 (选用一个绿光LED)
停机和精准启用
当运送大负载电流时,履行正确操作所需的电源欠压闭锁 (UVLO) 迟滞值在很大程度上取决于电路板布局。为了取得最大的灵活性,LT3743 具有一个精准的启用门限,并且在 EN/UVLO 引脚电压低于 1.55V 时将有一个 5.5μA 电流源流入该引脚。在输入电源和地之间运用一个分压器,即可给体系添加恣意迟滞值。为了在便携式运用中完成节能,当 EN/UVLO 引脚电压低于 0.5V 时,LT3743 将被彻底停用,且电源电流将减小至 1μA 以下。
LED 电流的热降额
当存在任何大电流负载时,关于维护贵重的大电流 LED 和避免产生广泛整个体系的损坏而言,正确的热办理是极为重要的。针对高和低操控电流,LT3743 选用 CTRL_T 引脚来减小负载中的有用已调电流。当 CTRL_T 引脚电压低于 CTRL_L 或 CTRL_H 引脚上的操控电压时,已调电流将被减小。温度降额选用一个衔接在 VREF 引脚和地之间的温度相关电阻分压器来设置。
输出电压维护
输出电压维护功用关于避免贵重的投影机 LED 受损是很重要的。LT3743 运用 FB 引脚来供给一个针对输出的已调电压点。出于简化体系规划的意图,LT3743 选用了一个内部 1V 基准,以在 FB 引脚电压到达 900mV 时慢慢地减小已调电流。
强壮的栅极驱动器
为了供给满足的驱动才能并削减大电流功率 MOSFET 中的开关丢失,LT3743 选用了十分强壮的开关MOSFET 驱动器。LG 和 HG PMOS 上拉驱动器的接通电阻一般为 2.5Ω。LG 和 HG NMOS 下拉驱动器的接通电阻一般小于 1.3Ω。在接通电阻如此之低的状况下,关于超越 20A 的运用,能够将两个大电流 MOSFET 并联起来运用。现在市面上的大多数 LED 驱动器未供给调光 MOSFET 所需的满足栅极驱动才能,因而需求增设一个外部栅极驱动器。LT3743 将之集成在 PWMGL 和 PWMGH 驱动器中,并具有一个典型接通电阻为 2Ω 的 NMOS 下拉驱动器和一个典型接通电阻为 3.7Ω 的 PMOS 上拉驱动器,以驱动任何 5V 调光 MOSFET。
传统的 PWM 调光
LT3743 习惯任何传统的 PWM 调光办法。同类竞赛 LED 驱动器所选用的并联输出调光会形成能量的糟蹋,并且在 LED 占空比低于约 50% 时功率欠佳。因为 LT3743 具有两种电流调理水平,因而当分路被占用时已调电流可下降至零。即便在低 LED 占空比条件下,这也能供给超卓的功率。
图 6 示出了一款装备有一个电流受限并联输出的 2A LED 驱动器。请注意:CTRL_L 引脚衔接至地,PWMGL 引脚用于驱动并联 MOSFET,而CTRL_SEL 引脚则用于调光。在 CTRL_L 引脚接地的状况下,当 CTRL_SEL 引脚为低电平常,则分路被占用,并且电感器中的电流被调理于 0A。当 CTRL_SEL 引脚为高电平常,并联 MOSFET 被关断,且已调电流由 CTRL_H 引脚上的电压来确认。图 7 示出了选用一个 12V 输入时的电流受限并联 PWM 调光。
图 6:具电流受限并联输出的 6V 至 36V 输入、2A LED 驱动器
图7:0A 至 2A 电流受限并联输出 PWM 调光
除了并联