完整的LED調光電路設計過程
圖4是降壓轉換部位相關電路圖,由圖可知它是由切換用FET Tr2、電感L2、續(xù)流二極管D10構成降壓轉換部主要電路,除此之外電流復歸用電阻器R3、決定FET OFF時間的電容器C1、充電電路Tr3、R4、吸收波動電流的電容器C12、LM3445的內部結構,鎖定轉換器的動作,細節(jié)忽略不詳述。圖中的L5是磁珠電感,它可以抑制續(xù)流二極管D10的逆回復電流。
Tr2 ON時,流入L2的電流取決于輸入電壓Vbuck與LED電壓VLED兩者的電壓差,最差情況LED的順電壓下降為3.99V,8個LED串聯(lián)需要31.9V。流入Tr2的電流除了受到電流指令最大值750mA的限制之外,有關對短路等異常電流的保護,本電路備有電流限制器功能,不過Tr2正確動作的代價是輸入電壓最大值有極限。
IC內部的起動電路一旦開始動作,GATE信號變成H,就會使Tr2 ON進入行程。LM63445即使ON,電流的檢測不會以一定時間進行,IC內部的125ns延遲時間內,電流檢測電阻R3的電壓R3,利用內部FET持續(xù)限制在0V,PWM與I-LIN兩轉換器的輸入維持L狀態(tài),這樣的設計主要目的是考慮Tr2 ON時,二極管D10的逆向回復電流很大,避免瞬間遷移至GATE信號變成OFF狀態(tài),轉換器可能無法起動。
延遲時間內Tr2 ON時電流的過渡變化,Tr2的電流與L2一旦相同,就進入檢測L2電流變化的行程,該電流檢測功能有所謂無效時間,因此降壓轉換器的輸入電壓最大值時,為確實保障此延遲時間,如圖5所示要求最小200ns的ON時間。延遲時間之后隨著直線上升的L2電壓,R3的電壓也直線上升,該電壓經(jīng)過電流感測端子ISNS輸入至PWM轉換器,一直到電壓到達電流指令值為止,GATE信號維持ON狀態(tài)。評鑒基板的電流檢測用電阻R3大約1.8Ω,PWM的電流指令值最大值,750mV時為417mA,延遲時間與溫度有依存關系,大約100~160ns。
PWM轉換器進行IC內部產(chǎn)生的電流指令值與R3電壓比較,R3的電壓超過電流指令值,H的信號經(jīng)過內部控制電路使GATE信號OFF。此外本電路還設置PWM轉換器不動作時的I-LIM轉換器,超過1.27V峰值會使GATE信號OFF抑制電流。Tr2 OFF時L2的電流移至D10,L2則以LED的一定電壓開始再設定(reset),L2的電流呈直線性衰減,磁束則被再設定(reset)。評鑒基板的此OFF時間取決于LED的電壓,主要理由在動作范圍,希望優(yōu)先正確進行L2的磁束再設定。
決定OFF時間的電容器C11與定電流電路Tr3、R4,定電流電路利用LED的順向電壓,配合LED的電壓使電流流動C11,C11的電壓呈直線性上升,利用該電壓與時間呈比例的特性。定電流電路的動作非常簡單,配合LED的順定下降電流流入R4,Tr3的基準電流配合Tr2的增幅率電流流動,由于流入Tr3集極(collector)的電流與流入R4的電流幾乎相同,因此C11內部有一定電流流動,該電壓呈直線性上升,C11的電壓被輸入至LM3445的COFF則進入COFF的比較器(Comparator),電壓一旦超過1.276V基準電壓,再度使GATE信號移轉至ON狀態(tài),換言之OFF時間是與LED的電壓呈比例的值。
綜合上記結論可知,GATE信號ON時IC的COFF輸入,亦即C11在IC內部以33Ω的阻抗值短路,此時C11的電壓幾乎維持0V,一旦進入OFF行程就開始對C11定電流充電,亦即開始時間計數(shù)。接著以評鑒基板為例試算OFF時間。
假設:
由此可之電感L2的再設定時間大約3.2μs。電感L2的再設定電壓是LED的電壓VLED,它是一定值。電流直線性下降,持續(xù)到FET的下個ON為止。L2的電流變成連續(xù)的條件(不會變成0),該電流的變化成份,反而變成LED的波動電流成份。
假設:
OFFB時間=3.2μS
L2=470μH
如此一來就可以求得波動電流:
接著試算ON時間,ON時轉換器的輸入電壓Vbuck與LED的電壓VLED的電壓差施加于L2,此處計算該波動電流186mA的變化時間,假設:
圖6是根據(jù)電路定數(shù)計算的L2最大電流波形,使用的LED最大平均電流為350mA,如果根據(jù)評鑒基板的定數(shù)計算,轉換器的公稱動作頻率變成:
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