驅(qū)動LED陣列的同步降壓開關(guān)電源

M1包括D3 R1，構(gòu)成非對稱驅(qū)動電路。在這個(gè)設(shè)計(jì)的早期版本中可以發(fā)現(xiàn)，穿通電流是一個(gè)問題。穿通定義為，由于M1和M2同時(shí)導(dǎo)通，電流直接從VBATT流到GND 。控制驅(qū)動M1 和 M2的時(shí)機(jī)非常重要，因此添加R1來延緩M1的導(dǎo)通時(shí)間。這可使M2有足夠的時(shí)間，以便在M1導(dǎo)通時(shí)M2斷開。CS5165A提供了一定的不重疊時(shí)間，但是增加這個(gè)電路的收獲更多。當(dāng)驅(qū)動周期反向時(shí)，二極管D3 減小了M1的關(guān)斷時(shí)間。而當(dāng)M2必須導(dǎo)通而且M1必須快速關(guān)斷時(shí)，這減少了穿通現(xiàn)象。

另一個(gè)減少穿通現(xiàn)象并且提高效率的電路是D5、R5 C6的網(wǎng)絡(luò)。在開關(guān)節(jié)點(diǎn)存在高dV/dT的情況下，下部MOSFET M2 可以通過它自己的漏極-柵極電容導(dǎo)通。增加D5、R5 C6可以減少這種效應(yīng)：當(dāng)IC的下部MOSFET驅(qū)動信號(VgateL)變高時(shí)，電流會流過二極管和電阻到FET的源極。這個(gè)電流會在電容上建立一個(gè)電壓，大小等于二極管上的壓降。二極管D5是一個(gè)雙二極管，所以電壓大約為1.2V。那么，當(dāng)下部MOSFET驅(qū)動信號 (VgateL)驅(qū)動到地時(shí)，由于C6上的電壓，M2的柵極實(shí)際上驅(qū)動到地以下。這個(gè)電壓足夠使上部MOSFET M1導(dǎo)通時(shí)關(guān)斷M2。

最后，用放大器放大RSENSE1上產(chǎn)生的檢測電壓。實(shí)現(xiàn)的電路是一個(gè)差動配置，電壓增益為10。因此，RSENSE1上產(chǎn)生的電壓，在穩(wěn)流的整個(gè)范圍內(nèi)，在125 mV和354 mV 之間變化。結(jié)果是，和用直接正向檢測電阻方法比較，其功耗為1/10。如果RSENSE1 是0.7 歐姆而不是0.07歐姆，在檢測電阻上就要浪費(fèi)大約18瓦!

性能

按照原理圖建立電路后，得到了以下性能數(shù)據(jù)。首先，繪出實(shí)際的輸出電流IOUT ，作為是可編程參考電壓VREF的函數(shù)的曲線。VREF可以從1.340 V 到2.090 V以50 mV的步長，以及在 2.140 V 到 3.540 V以100 mV的步長進(jìn)行選擇。其性能在圖6中一目了然。

圖6中所畫的值代表9 V 到15 V測試輸入電壓的工作情況。注意到設(shè)置值從50 mV 步長變到100 mV 步長處有清楚的反射點(diǎn)。通過改變RSENSE1的值可以簡單的改變此電路的總體工作范圍。也注意到對于各種輸入電壓，IOUT 的改變很小。

下面的一組工作波形如圖7所示。注意到工作頻率發(fā)生改變，因?yàn)?CS5165A 是一個(gè)恒定關(guān)斷時(shí)間的控制器。元件C12設(shè)置了關(guān)斷時(shí)間的值。關(guān)斷時(shí)間保持固定，而導(dǎo)通時(shí)間會根據(jù)負(fù)載要求而改變。在這種情況下，負(fù)載電流改變，將增加LED 陣列上的壓降。在經(jīng)典的穩(wěn)壓器中，占空比根據(jù)步降電壓比改變。因?yàn)殡妷罕入S不同的負(fù)載電流有效的改變，占空比也發(fā)生變化。注意到圖7中的波形測量值就可以得出這些結(jié)果。也要注意通過L1的紋波電流。

下面簡單地探討效率問題。以下討論參見圖8?？梢钥吹?，電路一般在較低的輸入電壓和較重的負(fù)載時(shí)效率最高。在所有工作情況下，總的效率不會低于75%。

結(jié)論

總的來說，較高輸入電壓時(shí)效率較低，因?yàn)閱与娐泛虲S5165A允許的最大輸入電壓有限制。齊納二極管D4選作為一個(gè)18V器件?？紤]到Q1的基極 - 發(fā)射極 的~0.7V結(jié)壓降，這仍然可使CS5165A上施加了17.3V電壓。盡管這稍微超過了數(shù)據(jù)表上的最大VCC 值，但依然可使上部MOSFET在較高的VBATT 值時(shí)被稍微驅(qū)動。如果上部MOSFET驅(qū)動得太輕，它將會工作在歐姆區(qū)，會在MOSFET中引起比預(yù)計(jì)更多的導(dǎo)通損耗。

本文描述的電路滿足了驅(qū)動高功率并聯(lián)LED 陣列的目標(biāo)。這種方法的一些限制在于LED 陣列自身的配置。各種并聯(lián)與分支電路會根據(jù)LED器件匹配情況承載不同的電流。嘗試監(jiān)視并控制各個(gè)分支電路比重新安排陣列需要更多的努力。處理這種限制的更好陣列是串聯(lián)所有LED器件，并且從汽車電池升壓，以滿足要求。這種方法也有其缺點(diǎn)。但是，一旦有了并聯(lián)LED 陣列，此電路能提供許多有用的功能來驅(qū)動這樣的配置。