LED驱动器产生3000:1真彩色PWM调光与任何降压，升压或降压-升压拓扑从宽3V-40V输入范围

来源：analog 发布时间：2024-07-30

摘要： 大功率led作为电视投影、扫描仪以及各种汽车和航空电子产品的光源，正在迅速扩大其应用范围。无论是降压、升压、降压升压还是SEPIC配置，都需要恒定的LED电流。

大功率led作为电视投影、扫描仪以及各种汽车和航空电子产品的光源，正在迅速扩大其应用范围。无论是降压、升压、降压升压还是SEPIC配置，都需要恒定的LED电流。脉冲宽度调制(PWM)是这些LED系统的首选调光方法，以保持LED的颜色在很宽的光强动态范围内。LT3518是一款高度集成的2.3A全功能LED驱动器，能够在各种拓扑结构中为大功率LED驱动器应用提供3000:1的真彩色PWM 调光比。

LT3518具有45V电源开关，100mV高压电流检测和精确的开路LED保护。它结合了传统的电压反馈回路和电流反馈回路，作为恒流和/或恒压源工作。可编程软启动限制启动时的涌流电流，防止输入电流尖峰。LT3518的宽工作输入范围为3V至40V，非常适合汽车应用。10:1调光范围进一步将总调光范围扩展到30,000:1。为了提高对PWM控制信号的瞬态响应，集成了PMOS断开开关驱动器。250kHz至2.5MHz的可编程工作频率允许优化外部组件的效率或组件尺寸。为了减少开关噪声干扰，LT3518可与外部时钟同步。

高效的PWM调光控制

内部时钟和外部PWM信号的对准

大多数LED驱动器都有一个独立的、自由运行的内部振荡器。当内部振荡器从高到低转换时，每个开关周期开始。当PWM调光时，当PWM信号较低时，开关关闭。当PWM信号被驱动高电平后，开关需要等待下一个振荡器的高低转换打开，如图1所示。导通延迟从0变化到一个完整的振荡器周期，这限制了可实现的PWM调光比。当需要高PWM调光比时，这个额外的周期成为一个障碍。

LT3518采用一种新的时序方案来运行转换器，如图2所示。LT3518不使用自由运行的振荡器，而是将内部振荡器对准外部PWM信号。当PWM信号低时，内部时钟被禁用。PWM上升沿以固定的200ns延迟唤醒内部振荡器。通过这种方式，LT3518对PWM输入信号具有快速响应，从而提高了可实现的PWM调光比。

PMOS断开开关驱动程序

最近的LED驱动器设计在PWM低电平期间禁用V(C)引脚的所有内部负载，从而保持外部补偿电容器上V(C)引脚的充电状态。该特性减少了瞬态恢复时间，进一步提高了可实现的PWM调光比。然而，为了实现降压/降压-升压模式LED驱动器的最佳PWM调光比，其他ic仍然依赖于几个额外的外部组件来驱动PMOS断开开关。如图3所示，一个典型的PMOS断开开关驱动器由一个NMOS晶体管和一个由R1和R2组成的电平移位电阻网络组成。这种PMOS驱动器必须在快速瞬态响应和高功耗之间进行权衡。不同的输入电压和LED电压组合也给电平转换器的设计带来了困难。

相比之下，LT3518在内部集成了一个PMOS驱动器，它可以在200ns内以较小的保持电流(通常为600µa)转换1nF栅极电容PMOS开关。这样，LT3518简化了电路板布局，减少了材料清单，并避免了为快速瞬态响应而降低功耗的困境。此外，LT3518包括一个内部电平移位器，以确保TG引脚低于ISP引脚7V或更低。内部PMOS驱动也可以实现故障保护。当检测到故障(例如，输入浪涌)时，LED阵列将断开连接，并通过拉下PWM输入来保护。

应用程序

1线高PWM调光Boost LED驱动器

许多LED驱动器具有高侧电流传感功能，使部件能够作为1线电流源。为了提高升压配置中的PWM调光比，这些LED驱动器通常依赖于低侧NMOS断开开关，不幸的是限制了1线操作。相反，LT3518独特的内部PMOS驱动器使1线操作在升压配置中可行，同时保持高PWM调光比。图5显示LT3518在升压配置下驱动8个300mA led。这种设置只需要为LED串的顶部提供1线，而LED串的另一侧可以返回到任何地方。图6显示了使用该设置捕获的1000:1 PWM调光波形。

降压升压PWM LED驱动器

对于V(in)和V(OUT)范围重叠的应用，首选降压-升压拓扑。要使具有低侧开关的LT3518作为降压升压转换器，LED电流应返回到V(IN)。因此，led看到V(OUT)-V(IN)的电压。图7描述了用于汽车应用的降压升压PWM LED驱动器。在此设置中，单个电池输入电压可以在8V到16V之间变化。6.04k欧姆 R(T)电阻器将系统设置为2MHz开关，这允许比标准1MHz开关频率更高的PWM调光比。图8所示的3000:1 PWM调光比是在120Hz PWM频率下实现的。