升壓式高亮度LED背光驅(qū)動(dòng)電路技術(shù)設(shè)計(jì)

圖5 Feedback Compensation

　　FAULT信號(hào)保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路
　　
　　FAULT信號(hào)pin可用于驅(qū)動(dòng)外部斷接FET（圖6）IC啟動(dòng)時(shí)，F(xiàn)AULT信號(hào)維持Low電位，IC啟動(dòng)過(guò)后，此pin被pulledhigh，這使得內(nèi)電路的LED與升壓電路連接，電路完成啟動(dòng)點(diǎn)亮LED，假如輸出端有過(guò)電壓或短路情形發(fā)生，內(nèi)部電路會(huì)將FAULT信號(hào)拉Low并使LED與升壓電路斷接。
　　
　　FAULT信號(hào)也控于PWM調(diào)光控制信號(hào)，PWM調(diào)光信號(hào)為L(zhǎng)ow時(shí)，F(xiàn)AULT信號(hào)亦為L(zhǎng)ow，但當(dāng)PWM調(diào)光信號(hào)為High時(shí)，F(xiàn)AULT信號(hào)卻不見(jiàn)得為High。
　　
　　斷接LED時(shí)，可確保輸出電容不會(huì)隨著PWM調(diào)光信號(hào)的周期而充放電。
　　
　　PWM調(diào)光信號(hào)到FAULT信號(hào)與保護(hù)電路的輸出以AND連接著，以確保保護(hù)電路動(dòng)作時(shí)能夠覆蓋過(guò)PWM及調(diào)光控制的輸入。

圖6 Disconnect FET

　　輸出短路保護(hù)的動(dòng)作原理是當(dāng)輸出偵測(cè)電流（于FDBK pin），大于2倍參考電流設(shè)定位準(zhǔn)（于IREF pin），保護(hù)動(dòng)作會(huì)發(fā)生。過(guò)電壓保護(hù)的動(dòng)作原理，是當(dāng)OVP pin的電壓大于1.25V時(shí)，保護(hù)動(dòng)作也會(huì)發(fā)生。二個(gè)信號(hào)被送至一個(gè)OR閘再送到保護(hù)栓鎖電路。當(dāng)有任一保護(hù)動(dòng)作發(fā)生時(shí)，栓鎖電路會(huì)將GATE及FAULT pins同時(shí)關(guān)掉。一旦有保護(hù)動(dòng)作發(fā)生時(shí)，必須將電源關(guān)掉重開(kāi)，才能使栓鎖電路恢復(fù)重置。
　　
　　而在IC的啟動(dòng)需要注意以下兩點(diǎn)：
　　
　　●當(dāng)VDD與PWMD pins連接在一起，透過(guò)電路上的輸入電壓的連接或斷接來(lái)啟動(dòng)時(shí)，IREF pin所連接的電容必須使用0.1uF，而V00 pin上所連接的電容值需小于1uF以確保適當(dāng)?shù)膯?dòng)。
　　
　　●假使電路使用外部信號(hào)啟動(dòng)或關(guān)閉，而輸入電壓一直保持常開(kāi)啟時(shí)，則IREF及VDD所使用的電容值可增加。
　　
　　線性調(diào)光能力
　　
　　調(diào)整IREF pin的電壓位準(zhǔn)可達(dá)到達(dá)成輸出電流的線性調(diào)整，方法為以可變電阻或分壓電阻網(wǎng)絡(luò)或外部提供參考電壓連接至IREF pin。但是，要注意一旦IREF的電壓低到非常小時(shí)，IC的短路電流保護(hù)比較器的誤差電壓（OFFSET）可能會(huì)造成短路保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)作，這時(shí)候必須將IC電源關(guān)掉重開(kāi)，重新啟動(dòng)電路，為了避免此誤動(dòng)作，IREF的最低電壓為2030mV。
　　
　　PWM調(diào)光（脈寬調(diào)變調(diào)光）能力
　　
　　HV9910內(nèi)部的PWM調(diào)光功能卻能夠達(dá)到非?？焖俚腜WM調(diào)光反應(yīng)，克服了傳統(tǒng)升壓電路不能非?？焖俚腜WM調(diào)光的缺點(diǎn)。
　　
　　PWMD控制IC內(nèi)部三個(gè)點(diǎn)：
　　
　　●GATE信號(hào)到開(kāi)關(guān)FET
　　
　　●FAULT信號(hào)到斷接FET
　　
　　●運(yùn)算放大器到補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的輸出端
　　
　　當(dāng)PWMD信號(hào)為High時(shí)，GATE信號(hào)與FAULT可以動(dòng)作，同時(shí)運(yùn)算放大器的輸出端連接到補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，這使得升壓電路可以正常動(dòng)作。
　　
　　當(dāng)PWMD信號(hào)為L(zhǎng)ow時(shí)，GATE信號(hào)與FAULT被停止動(dòng)作，能量無(wú)法從輸入端轉(zhuǎn)移到輸出端，但是，為避免輸出電容放電到LED而造成LED電流下降時(shí)間被拉長(zhǎng)。
　　
　　這個(gè)放電電容同時(shí)也會(huì)使得電路重新連接動(dòng)作時(shí)，LED電流的上升時(shí)間會(huì)被拉長(zhǎng)。因此，避免輸出電容的放電是相當(dāng)重要的。IC輸出FAULT信號(hào)斷接FET，使得LED的電流幾乎立刻的下降到零電流，因此輸出電容并沒(méi)有被放電，所以當(dāng)PWMD信號(hào)回復(fù)High位準(zhǔn)時(shí)輸出電容不需要額外的充電電流，這使得上升時(shí)間非常快速。
　　
　　當(dāng)PWMD信號(hào)為L(zhǎng)ow時(shí)，輸出電流降至零，這使得回授放大器看到了相當(dāng)大的誤差信號(hào)于放大器輸入端，會(huì)造成補(bǔ)償回路的電容器上的電壓會(huì)上升至最高電位。因此當(dāng)PWMD信號(hào)回到High時(shí)，過(guò)高的補(bǔ)償回路電壓會(huì)控制電感峰值電流，而造成相當(dāng)大的輸出涌浪電流發(fā)生在LED上。
　　
　　這樣大的LED電流又隨著控制回路速度而回授，這會(huì)使得穩(wěn)定時(shí)間被延長(zhǎng)，當(dāng)PWMD信號(hào)為L(zhǎng)ow時(shí)，斷開(kāi)運(yùn)算放大器與補(bǔ)償回路是有助于維持補(bǔ)償回路的電壓不被改變。因此當(dāng)PWMD信號(hào)回復(fù)High時(shí)，電路立刻回復(fù)穩(wěn)態(tài)而不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的LED電流。
　　
　　■閉回路控制電路的設(shè)計(jì)
　　
　　補(bǔ)償回路可用來(lái)使得升壓電路穩(wěn)定的操作，可選用Type－Ⅰ補(bǔ)償（一個(gè)簡(jiǎn)單積分電路）或者TypeⅡ補(bǔ)償（一個(gè)積分電路及額外的極點(diǎn)－零點(diǎn)）。補(bǔ)償?shù)念?lèi)型需要視功率級(jí)的交越頻率的相位而定。

閉回路系統(tǒng)（圖7）的回路增益如下：
　　
　　（公式1）

　　Gm為運(yùn)算放大器的增益（435mA/V）
　　
　　Zs（s）為補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的阻抗
　　
　　Gp（s）為功率級(jí)的轉(zhuǎn)移函式
　　
　　請(qǐng)注意，雖然電阻分壓比值為1：14，但是整體效應(yīng)包含二極管的壓降會(huì)是1：15。

圖7 Loop Gain of　the Boost Controller

　　■芯片補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)控制
　　
　　假設(shè)Fc為回路增益的交越頻率，而功率級(jí)的轉(zhuǎn)移函式在此頻率的振幅與相位角度為Aps與Φps、相位邊限Φm所需增加的相位角度為Φboost。
　　
　?。ü?）Φboost=Φm-Φpx-90º

　　基于所需增加的相位角度，來(lái)決定需要何種類(lèi)型的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。
　　
　?。ü?）
　　
　　ΦboostQ0º→TypeⅠ控制
　　
　　0ºQΦboostQ90º→TypeⅡ控制
　　
　　90ºQΦboostQ180º→TypeⅢ控制
　　
　　HV9911為基礎(chǔ)的LDE升壓驅(qū)動(dòng)電路通常并不需要TypeⅢ控制，所以此篇不討論Ⅲ控制。HV9911 TypeⅠ及TypeⅡ控制的使用，請(qǐng)參考表1。