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基于LT3743 LED驱动器新型调光方案详解

2010-08-26 15:13
华静一
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        开关周期同步

        LT3743 使所有的开关脉冲边沿同步至 PWM 和 CTRL_SEL 上升沿。同步赋予了系统设计师采用任意周期或非周期 PWM 调光脉冲宽度和占空比的自由度。对于大电流 LED 驱动器而言,这是从零电流或低电流状态恢复至高电流状态过程中必不可少的特点。通过在 CTRL_SEL 或 PWM 信号变至高电平时重新起动时钟,电感器电流将立即开始斜坡上升,而无须等待一个时钟上升沿。未采用同步时,时钟脉冲沿和 PWM 脉冲沿的相位关系将不受控制,因而有可能在 LED 光输出中引起明显的抖动。当采用一个具 SYNC 引脚的外部时钟时,开关周期将在 8 个开关周期之内重新同步至外部时钟。

        一款适合高端 DLP 投影机、采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像和彩色重现。为了实现高的彩色准确度,各个 LED 当中的彩色偏差是通过混入其他两个彩色 LED 的色彩来校正的。例如:当红光 LED 处于满电流导通状态时,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准确的红光。这种方法需要具备在较低 (约 2A) 和较高 (约 20A) LED 电流之间进行快速转换的能力,以保持 PWM 调光脉冲沿。图 3 示出了一款专供高端 DLP 投影机使用的 24V/20A LED 驱动器。

采用开关输出电容器的 24V/20A LED 驱动器

图3:采用开关输出电容器的 24V/20A LED 驱动器

        450kHz 的较低开关频率允许使用一个非常小的 1.0μH 电感器。在 25% 纹波电流条件下,高电流状态与低电流状态之间的转换时间大约为 2μs。1mF 的大输出电容器存储了两种不同电流状态下 LED 两端的电压降,并提供了 MOSFET 调光开关接通时的瞬时电流。对于实现快速 LED 电流转换来说,采用几个并联的低 ESR 电容器是至关紧要的。

        已调高电流和低电流由连接在 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 基准还用于提供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”)。

        为了减小有可能很大的启动电流,LT3473 采用了一种可压制已调电流的独特软起动电路,从而在软起动引脚充电至 1.5V 时提供全驱动。为了最大限度地缩短不同电流水平之间的转换时间,LT3743 运用了针对每种电流水平的单独补偿,这样电流控制环路就可以尽可能快地恢复稳态操作。图 4 示出了从 0A~2A 至 20A 的 LED 电流阶跃。

0A ~ 2A 至 20A 的 LED 电流阶跃

图4:0A ~ 2A 至 20A 的 LED 电流阶跃

        宽PWM 占空比范围内的高效率

        在便携式 DLP 投影机中,功率耗散是一个极其重要的设计参数。与目前市面上销售的许多并联型大电流 LED 驱动器不同,LT3743 在一个宽 PWM 占空比范围内拥有卓越的效率。通过只把功率输送至负载,而不是将功率旁路掉或者给输出电容器充电,常见的传统 PWM 调光型驱动器中损失的大部分能量可以节省下来。图 5 示出了当 VIN = 12V、并以 0A 至 20A 电流驱动一个绿光 LED 时,整个占空比范围内的效率变化情况。

12V、20A PWM 调光效率

图5:12V、20A PWM 调光效率 (采用一个绿光LED)

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