DC/DC轉(zhuǎn)換器LT3496及其在多通道LED驅(qū)動器上的應(yīng)用
1概述
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/90471.htm凌力爾特公司(Linear Technology Corporation)的2 MHz DC/DC轉(zhuǎn)換器LT3496是針對3通道恒定電流LED驅(qū)動器而設(shè)計的。LT3496的每通道都可驅(qū)動多達8個串聯(lián)的500 mA LED。因此該器件能驅(qū)動多達24個500 mA LED。由于每通道都以獨立的True Color PWMTM信號工作,因此每個通道都能以高達3 000:1的調(diào)光比獨立調(diào)光;其固定的工作頻率及電流模式架構(gòu)確保了在寬電源電壓和輸出電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。另外,頻率調(diào)節(jié)引腳使用戶能夠在330 kHz至2.1 MHz范圍內(nèi)對頻率編程,優(yōu)化效率,同時最大限度地減小外部組件尺寸。采用耐熱增強型4 mm×5 mm QFN封裝。
LT3496在LED的高端檢測輸出電流,可實現(xiàn)降壓、降壓-升壓或升壓型配置。用戶可采用一只外部檢測電阻編程設(shè)置每通道的輸出電流范圍。3個獨立驅(qū)動器通道內(nèi)部都有750 mA、45 V NPN開關(guān),并有內(nèi)置柵極驅(qū)動器用于PMOS通斷。LT3496還具有LED開路保護和熱量限制功能。LT3496主要應(yīng)用于RGB照明、廣告牌和大屏幕顯示、汽車和電子設(shè)備照明及恒流源等。
2主要特性及引腳功能
LT3496的主要特性如下:
True Color PWM調(diào)光可實現(xiàn)高達3 000:1的調(diào)光比;
內(nèi)置柵極驅(qū)動器用于PMOS LED短接;
具有700 mA、45 V內(nèi)部開關(guān)的3個獨立驅(qū)動器通道;
以降壓、升壓、降壓-升壓模式工作;
CTRL引腳在10 mV~100 mV范圍內(nèi)準確地設(shè)置LED電流檢測門限;
低靜態(tài)電流:工作模式時為6 mA,在停機模式時<10μA;
可調(diào)開關(guān)頻率為:300 kHz~2.1 MHz;
LED開路保護;
寬輸入電壓范圍為3 V~40 V;
表面貼裝組件;
28引線(4 mm×5 mm)QFN封裝。
LT3496的引腳排列如圖1所示,各引腳的功能描述如表1所列。
3工作原理及應(yīng)用電路設(shè)計
3.1 LT3496工作原理
LT3496的工作頻率固定,采用電流模式架構(gòu)提供最好的線路和負載調(diào)節(jié)。通過圖2的電路框圖以了解LT3496的工作原理。圖2中一部分是由振蕩器、斜波發(fā)生器、參考電路、內(nèi)部調(diào)節(jié)器和UVLO組成,這部分被3個通道的驅(qū)動器共享;另一部分是由控制電路、電源開關(guān)等組成,該部分復(fù)制給每一個驅(qū)動器所用。如果引腳SHDN接地,則LT3496被關(guān)閉,電源電流最小;如果引腳SHDN的電壓大于1.5 V,內(nèi)部偏置電路開啟,當(dāng)它們各自的PWM信號為高電平時.開關(guān)調(diào)節(jié)器開始工作。
下面以一個通道的驅(qū)動器為例,詳細介紹主控環(huán)的工作情況。每個振蕩器周期的起始點都要設(shè)置SR鎖存(A3),開啟電源開關(guān)Q1。PWM比較器A2的同相輸入端上的信號與開關(guān)電流和振蕩器斜波信號的總和成比例,當(dāng)斜波信號大于VC(誤差放大器A1的輸出)時,A2重新設(shè)置鎖,并通過A4和A5關(guān)閉電源開關(guān)Q1,并通過A10和A2獲得合適的峰值電流以保持穩(wěn)定輸出。放大器A8有兩個同相輸入端,一個是1 V參考,另一個是CTRL1信號。對二者來說,其電壓較低者優(yōu)先,R1上的電壓V1是二者電壓值較低者的1/10。VSENSE是串聯(lián)在LED上感應(yīng)電阻RSENSE的電壓,VSENSE與V1在A1比較器中比較,若VSENSE大于V1,A1輸出減小,流進LED電流減小,最終,VSENSE降至V1。
通過PWM1和外部P-MOSFET(M1)脈寬調(diào)制以調(diào)節(jié)LED1亮度,如果PWM1電壓升高,內(nèi)部驅(qū)動器A7開啟M1,驅(qū)動器1正常工作,反之,Q1關(guān)閉,驅(qū)動器1停止工作,M1關(guān)閉,LED1斷開,輸出電容C2的電流為零,VC1也與內(nèi)部電路斷開,補償電容CC上的電流減至最小,VC1和輸出電容維持LED1電流狀態(tài)直到PWM1再次升高。整個過程使其脈寬和輸出亮度之間具有良好的線性關(guān)系,確保亮度調(diào)節(jié)范圍寬且精確。為了優(yōu)化三個通道的PWM控制,這里還同步了三個通道PWM信號的上升沿。在不要求高調(diào)光率的應(yīng)用中,可省去MOSFET M1以節(jié)約成本。
LT3496含有LED開路保護電路,如圖2所示。OVP1收到外部分壓電阻上的反饋信號,在比較器A6中,OVP1電壓與1 V參考相比較,確定LED的通斷。若驅(qū)動器1的輸出電壓增加,使OVP1電壓上升,當(dāng)OVP1電壓超過1 V時,電源開關(guān)Q1關(guān)閉,輸出電壓下降,最終,OVP1電壓降至1 V并限定其輸出,此時驅(qū)動器1進行LED開路保護,另外兩個驅(qū)動器則正常運行。
LT3496開關(guān)頻率是由FADJ電壓控制,設(shè)置FADJ電壓小于1 V可降低開關(guān)頻率;若FADJ電壓大于1 V,則默認頻率為2.1 MHz。通常,在要求開關(guān)占空比極值時或要求高效率的應(yīng)用中采用較低的開關(guān)頻率。若選擇高開關(guān)頻率.需最大限度地減小外部組件的尺寸。
將VREF、FADJ連接至低通濾波器(圖2中的R5和C4),這樣則具備了軟啟動功能。在啟動期間,F(xiàn)ADJ電壓從0 V慢慢增加至設(shè)定電壓,其開關(guān)頻率慢慢增加至設(shè)定值,這個功能在啟動期間限制瞬間浪涌電流。另外,LT3496還有欠壓鎖定電路,在輸入電壓低于2.4 V時關(guān)閉三個通道的驅(qū)動器,以防止驅(qū)動器在低壓下不穩(wěn)定時誤操作。
3.2 LT3496應(yīng)用電路
圖3所示是最小BOM降壓模式LED驅(qū)動器的應(yīng)用電路。為了正常工作,在VIN與GND之間必須放置一只旁路電容,該電容為低ESR陶瓷電容,容量值為1 μF或更高。降壓模式中,當(dāng)開關(guān)斷開時,由于電流反饋回肖特基二極管,使PVIN上電容的電流脈沖最大。為了得到最佳可靠性,該電容應(yīng)具有低ESR和ESL特性,并具有適當(dāng)?shù)念~定電流。RMS輸入電流為:
在LED應(yīng)用中,LED的相對阻抗較低,輸出濾波電容足以降低紋波電流,為了得到相同的LED紋波電流,升壓和降壓-升壓模式應(yīng)用中所需濾波電容容值比降壓模式中的容值大。對于降壓模式的LED,通常每通道須接一只0.22μF的陶瓷電容;而對于升壓和降壓-升壓模式,每通道需接一只1 μF的陶瓷電容。圖4為三通道升壓100 mA×10 LED驅(qū)動器的應(yīng)用電路。
連接一只與LED負載串聯(lián)的外部感應(yīng)電阻RSENSE,可對每通道的LED電流編程設(shè)置,同時用CTRL輸入設(shè)置感應(yīng)電阻的電壓調(diào)節(jié)門限。若CTRL電壓VCTRL小于1 V,LED電流ILED=VCTRL/(10 RSENSE),如果VCTRL大于1 V,LED電流ILED=100 mV/RSENSE CTRL還可與PTC電熱調(diào)節(jié)器相結(jié)合,提供LED負載的過熱保護,如圖5所示。
4 結(jié)束語
作為三路輸出的LED驅(qū)動器,LT3496可驅(qū)動多達24個500 mA LED,并提供3 000:1的TrueColor PWM調(diào)光,用戶可根據(jù)需要選擇相應(yīng)數(shù)量和電流值的LED進行驅(qū)動,并通過檢測LED高端的輸出電流,實現(xiàn)降壓、降壓-升壓或升壓型的不同配置。另外,用戶只需用一只外部檢測電阻就可編程設(shè)置每個通道的輸出電流,使用方便。LT3496在RGB照明、大屏幕顯示及電子設(shè)備照明等方面具有廣泛的應(yīng)用空間。
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