摘要: led正迅速成为计算机、电视、导航系统以及各种汽车和消费产品中大型LCD显示器的首选光源。与荧光灯管相比,led有几个优点。
led正迅速成为计算机、电视、导航系统以及各种汽车和消费产品中大型LCD显示器的首选光源。与荧光灯管相比,led有几个优点:光效高(lm/W),颜色更鲜艳,白点可调,运动伪影减少,电压低,电磁干扰低。然而,在LCD背光应用中驱动LED时,系统工程师面临着一些问题,包括有效地提供足够的功率,调节LED电流,匹配多个LED串中的电流,实现高LED调光比,以及快速的LED电流开/关。
所有这些问题都可以在使用LT3476大电流LED驱动器和LT3003 3通道镇流器的紧凑可靠的电路中轻松解决。
LT3476是一款四路输出电流型DC/DC转换器,作为恒流源工作,效率高达96%。它非常适合驱动高达1A的电流,每通道多达8个RGB或白光led(如Luxeon III)串联。这导致总输出功率约为100W。
LT3003是一款3通道LED电流镇流器,可将单个LT3476通道驱动的LED数量增加三倍。当LED串并联时,需要特别注意确保安全操作和准确的电流匹配。否则,一根电线几乎总是会吸收更多的电流,最终被损坏。LT3003可以与LT3476或其他LED驱动器一起使用,以调节LED串中的电流。这是减少每个led电流和增加大屏幕亮度均匀性的一种方法。例如,当加入LT3003时,LT3476的1A输出LED电流可以安全地由三个并联的LED串共享。每根线承载高达350mA。LT3003保证3%的LED电流匹配。
调光比定义为系统可达到的最高和最低亮度之间的比率。根据图像信息和设备使用的环境,通常需要大的调光比来瞬时设置背光亮度。大的调光比也有助于减少运动伪影。在不增加元件和成本的情况下,LT3476和LT3003都可以在小于5µs的上升/下降时间内实现至少1000:1的PWM调光比。额外的调光也是可能的。
特性
高侧电流传感的多功能性和可靠性
高侧LED电流传感通常比低侧更灵活,因为它支持降压、升压或降压升压配置。高侧传感也允许“单线”操作。例如,在具有高侧感测电阻的升压电路中,如果LED以某种方式远离驱动器,例如在铰链笔记本电脑显示器中,LED电流可以返回到本地显示地,从而节省返回路径中的导线。低侧感应需要额外的导线,因为LED电流必须返回到驱动侧以实现低噪声操作。单线设置降低了成本,提高了可靠性,特别是当通道在高性能显示器中倍增时。
降压、升压或降压-升压操作
由于采用高侧电流检测方案,LT3476和LT3003支持降压、升压或降压-升压操作。在降压模式下,LT3476电路可以达到96%的效率,产生更少的热量并提供更高的可靠性。对于led必须由铅酸电池供电的汽车应用,LT3476可以配置为升压模式,每通道驱动多达8个led。此外,将升压配置的LED电流返回到电池中可以实现降压升压操作,其中输入电压可以高于或低于输出电压。因此,LT3476和LT3003可以接受多种电源。
PWM和调光
LT3476和LT3003内部的专用PWM调光电路允许1000:1的调光比。额外的调光是可能通过VADJ引脚。这允许大量的色调和色调,导致更精细和更精确的颜色定义。
精确的电流监测和匹配
在105mV的满量程下,四个LT3476电流监视器阈值中的每一个都被修剪到2.5%以内。LT3003驱动三个独立的led串,最高可达350mA/串,电流匹配精度为3%。这两种测量结果都是均匀的LED亮度和强度。
宽工作频率范围,以适应任何应用
LT3476频率在200kHz和2MHz之间可调,允许用户在效率和解决方案大小之间进行权衡。
小包装
LT3476采用5mm × 7mm QFN封装。LT3003采用小型MS10封装。两个封装都在封装底部有暴露的金属接地垫进行热增强。
应用程序
LT3476在降压模式下输出100W
在今天带有LED背光的大型液晶电视中,驱动LED的功率需求可能是几百瓦。图1显示了一个大功率LED驱动电路。它被配置为降压模式转换器,以96%的效率从33V电源向led输出100W。其中两个电路足以驱动32英寸液晶电视的所有led。为简单起见,这里只讨论通道1。
图1所示。LT3476在降压模式下输出100W。
所有四个LT3476通道都是独立的,并且以相同的方式工作。当内部电源开关接通时,SW1引脚接地。通过电感L1的电压是PVIN - V(LED1),其中V(LED1)是给定电流下LED串上的压降。结果,电感L1电流线性上升,能量增加。当电源开关断开时,电感看到V(LED1)。电感中的能量通过捕获二极管D1释放并转移到led。电容C5滤除电感电流纹波。LED电流是电感电流的平均值。图2显示了效率作为LED电流的函数。
图2。图1中降压模式电路的效率。
要改变最大LED电流,调整R1值或VADJ1引脚的电阻分压器值。VADJ引脚可用于白平衡校准。在100Hz PWM频率下,该电路的PWM控制允许1000:1调光,如图3所示。图4显示,PWM调光比与LED平均电流具有良好的线性关系。如果带电平移位器的pet断开电路与LED串串联,则可以实现更快的开关开/关时间。使用该fet断开电路,开关断开时间小于2µs。
图3。1000:1 PWM调光。
图4。平均LED电流vs PWM占空比。
汽车照明升压电路
考虑到主电源开关连接到地,将LT3476用于升压应用非常简单。图5显示了用于汽车外部和内部照明等应用的升压电路。该电路从汽车电池每个通道提供350mA到8个Luxeon led。在16V输入时,效率超过92%。
图5。LT3476配置为汽车应用的升压电路。
将LT3003的LED串数增加三倍
通过添加LT3003,每个LT3476通道可以配置为驱动三个并行LED串。在这样的配置中,每个LED串使用通道输出电流的三分之一。LT3003易于在升压模式或降压模式下工作,其结构允许电源地(V(EE))随输出电容电压移动。图6显示了LT3476通道1加上一个降压模式下的LT3003电路。串到串的电流匹配为5%,这对于保持串之间均匀的LED亮度很重要。图7显示了升压模式下的LT3477和LT3003电路。LT3003的V(MAX)应与电路中的最高电压相连。在buck模式下,它是PVIN。升压模式下,为D1的阴极。
图6。LT3476和LT3003处于降压模式。
图7。LT3476和LT3003在升压模式。
布局的考虑
为了正确的操作和最小的电磁干扰,在PCB布局时必须小心。图8显示了LT3476在4层板降压模式下的推荐组件放置位置。原理图如图1所示。在降压电路中,由于环路中存在高di/dt脉冲电流,因此由输入电容(C2和C3)、SW引脚和捕获二极管(D1、D2、D3和D4)组成的环路应尽可能小。第二层应该是一个完整的接地面。SW节点应该尽可能的小。从每个感测电阻,到CAP引脚和LED引脚的走线应该是开尔文走线对。这些痕迹应该在第三层,这样屏蔽效果最好。第四层应该是另一个地平面。
图8。推荐的零件放置和布局。
如果使用长导线将电源连接到LT3476的PVIN,则应使用铝电解电容器来减少可能击穿LT3476内部开关的输入振铃。有关更多信息,请参阅线性技术应用说明88。
为了确保可靠的运行,LT3476和LT3003的良好热设计至关重要。封装底部外露的焊盘必须均匀焊接到PCB上的接地面上,使外露的焊盘起到散热的作用。不均匀焊接的集成电路封装严重降低了其散热能力。为了保持较低的热阻,应尽量延长接地平面。对于LT3476,在顶层,接地可以从引脚19、20、21、30、31和32延伸出来。这也允许上面提到的紧密循环组件放置。第二层和第四层应预留给接地面。IC封装下方和附近的热通孔有助于将热量从IC传递到接地面,并从内层传递到外层。
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