摘要: LTC3783是一款电流模式升压控制器,针对大功率led的恒流真彩色PWM 调光进行了优化。
性能,精度,多功能性:led和超越
LTC3783是一款电流模式升压控制器,针对大功率led的恒流真彩色PWM 调光进行了优化。专有技术提供极快,真正的PWM负载切换,没有瞬态欠压或过压问题。3000:1的高调光比(100Hz)对于视频投影仪和LCD背光等应用非常重要,可以通过数字方式实现,保持白色和RGB led的色彩完整性。LTC3783还提供了一个额外的100:1调光输入(总计300,000:1)。
这种多功能部件也可用于升压,降压,降压升压,SEPIC或反激变换器,并作为恒流,恒压稳压器。No R(SENSE) 操作使用MOSFET的导通电阻来消除电流检测电阻,从而提高效率。LTC3783的应用包括高压LED阵列和LED背光,以及电信、汽车和工业控制系统中的稳压器。
LTC3783从3V到36V的输入电源工作,并在调节输出电流的同时提供输出过压保护。当使用感测电阻时,最大输出电压仅受外部元件的限制。控制器包括电源和PWM MOSFET开关的集成驱动器,可变反馈电压(0V至1.23V)允许设计人员完全控制负载电流精度与效率。这些特性使得该部件在高功率LED照明应用中特别具有吸引力。一个电阻将工作频率从20kHz设置为1MHz,并且,为了减少开关噪声干扰,LTC3783可与外部时钟同步。可编程软启动限制启动时的涌流电流,防止输入电流尖峰。除了升压操作(V(OUT) >V(IN)),控制器为buck-boost或buck应用提供交替恒流,恒压工作模式。在这些情况下,可实现的PWM调光比通常较低。
一种新颖、简单、高效的PWM调光方案
为什么PWM呢?
LED的亮度是通过它的电流的函数。调光只是减少流过LED的直流电流,而数字或PWM调光则改变LED电流的占空比,从而改变有效的平均电流。调光的问题是LED的色度也会随着电流的变化而变化。PWM调光避免了这个问题,因为通流是恒定的,允许光强度,即平均电流,在没有色移的情况下变化。
输入真彩PWM
一个简化的传统电流源升压控制器如图1所示,其中I(OUT)是调节电流源。当PWMIN通过SW2突然断开输出负载时,反馈回路无法瞬间调节由I(TH)(周期间电流阈值)控制的电感电流I(L)。因此,由于过量电流被馈送到C(OUT), V(OUT)上升,导致输出过压,而误差放大器将其I(TH)补偿电容器C(ITH)降低到适当的零电流水平。当负载重新连接时,V(OUT)被负载电流拉低,因为补偿电容器被调高以匹配输出电流需求。根据与PWMIN接通时间相关的应用细节(补偿、负载参数和元件值),负载电流通常会超调或过调,导致光强变化时的色移。
图1所示 简化传统升压变换器与PWM调光。
在LTC3783中实现的真彩色PWM调光在图2中以简化形式描述。当PWMIN变低时,输出负载断开(SW2),开关同时被禁用(SW1),补偿电容C(ITH)断开(SW3)。禁用SW1开关与PWMIN低防止V(OUT)过压情况发生,并断开C(ITH)保持适当的稳态I(TH)值。当PWMIN再次变高并重新连接负载时,V(OUT)和V(ITH)已经处于各自的满载值,并且负载电流几乎立即恢复。
图2 简化升压转换器与真彩色PWM调光。
这种新技术允许负载快速连接和断开。这导致更高的有效PWM调光比,因为对于给定的PWM频率,调光比受到可以提供的最短脉冲持续时间(因此,最低占空比)的限制。
应用程序
升压PWM LED驱动器
多LED系统通常将LED串联起来,以确保通过每个LED的电流相同,而不管每个LED的I-V特性如何变化。在这样的系统中,累积LED串电压通常高于系统电源,因此需要升压转换器(V(OUT) >V )。图3显示了使用PWM调光的解决方案。
图3 pwm调光升压LED应用。
V(FBP)跨R(L)设置LED负载电流水平。考虑到负载电流精度,为了提高效率,将V(FBP)(通过R(1)和R(2))设置为0.1V。将负载电流检测电阻电压设置为0.1V时,电阻的功耗仅为35mW,而在1.23V的检测电压下,电阻的功耗为430mW。最坏情况下的V(FB)偏移量为<3mV,确保负载电流精度优于3%。额外的调光可以通过用电位器或其他可变电压源代替R(1)和R(2)来完成。
FREQ引脚上的电阻R(T)决定GATE开关频率。所选择的6.04k欧姆值将系统设置为1MHz开关,这允许比标准300kHz开关频率允许更高的PWM调光比。如果电源运行时led断开,电阻R(3)和R(4)设置最大输出过压关断阈值,通常为V(OV/FB) = 1.32V。过压保护在电流源升压应用中是必不可少的,因为在开负载故障时,电容器和场效应管漏极电压很容易超过器件的最大额定值。
由于采用了真彩色PWM拓扑结构和1MHz时钟速率,该boost应用电路可以实现超过3000:1的PWM调光比。
降压升压PWM LED驱动器
在一些LED应用中,所需的V(In)和V(OUT)重叠,因此需要降压升压或SEPIC功能。图4描述了这样一个系统。在这种设置中,LED电流返回到V(In),并且LED实际上看到V(OUT) - V(In)的电压,允许名义上的升压配置作为降压升压。相比之下,SEPIC配置将需要基于2电感或变压器的解决方案,导致复杂性增加和效率降低。然而,一个真正的SEPIC也将提供接地负载,这在某些应用中可能是可取的。
图4 Buck-boost LED应用。
在这种模式下,PWM调光可通过PWM输入,尽管其调光比不能与升压配置中的调光比相媲美。缺乏pwmout控制的负载开关意味着瞬态响应不能那么快,因为当PWMIN低时,输出电压会下降,当PWMIN再次升高时,需要一些恢复期。
I(LIM)引脚提供调光,因为I(LIM)范围为(0.12V <V (ILIM) & lt;1.23V)控制(V(FBP) - V(FBN))差按比例从10mV到100mV。这允许LED电流以额外的10:1的比例线性变化。
高压(130V OVP)反激LED驱动器
图5所示的130V应用与图3类似,但由于升压比极高,为了减少GATE占空比,增加了一个3:1的变压器,从而不违反该部件的最大占空比。
图5 pwm调光反激LED应用。
该电路能够在150mA时驱动一串led,其总正向电压加起来小于130V,此时OV/FB引脚被激活以停止所有开关。这样可以防止在输出端出现潜在的过电压情况。
该应用电路可以提供500:1的PWM调光比。
其他功能
在130V以上的应用中,由于V(FBP) >2.5V时,LTC3783处于恒流、恒压工作状态,这意味着控制回路寻求在100mV时调节负载感测电阻电压(V(FBP) - V(FBN))。这与升压应用的纯电压模式不同,其中V(FBP) = V(FBN)。此外,在恒流、恒压模式下,OV/FB引脚成为线性反馈输入,将V(OV/FB)调节为1.23V if (V(FBP) - V(FBN)) <100 mv。
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