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通用型高功率LED驱动器控制器模拟电子技

发布时间:2019-07-16 21:07:21 编辑:笔名

通用型高功率LED驱动器控制器 - 模拟电子技术

在过去几年里,高功率 LED 的普及率日益提高,因而迫使电子工程师必需拿出准确、高效而且简单的驱动解决方案。随着 LED 的市场逐渐进入高功率照明灯领域 (例如:汽车前灯或大型 LCD 背光灯),这项任务变得更加难以完成。高光输出解决方案常常需要把由各个 LED 形成的大型数组串叠成组。按照惯例,采用准确的电流来驱动高功率 LED 串是不可同时存在简单性和高效率,这通常需要使用一个效率低的线性稳压器方案或一种较复杂的多 IC 开关稳压器配置。有一种更简单和更好的方法,即是利用一款低组件数目的单 IC 解决方案来驱动高功率 LED 串。这种高效率、简单且准确的解决方案核心部分便是 LTC?3783控制器 IC。

全集成化、高功率 LED 驱动器控制器LTC3783 拥有驱动一个 LED 串通常所需的全部功能:一个准确的电流调节误差放大器、一个具有 FET 驱动器的开关模式电源 (SMPS) 控制器、以及两种控制LED 串亮度的方法。

电流调节误差放大器采用一个与 LED 串相串联的检测电阻器两端的压降,以精确调节 LED 电流。LTC3783的 SMPS 控制部分运用电流模式操作,以轻松地补偿诸如升压、降压、降压 - 升压、反激和 SEPIC 等许多可行拓扑结构的环路响应。集成的 FET 驱动器实现了功率 MOSFET 的快速开关,要想在不必增设外部栅极驱动 IC 的情况下将输入功率高效地转换为 LED 功率,这些功率 MOSFET 是必需的。

LED 调光

该器件具有两种不同的 LED 亮度控制法。仿真调光可把 LED 电流从值减小至该值的约 10% (10:1的调光范围)。由于 LED 的色谱与电流有关,因此对于某些应用来说这种方法并不适用。然而,PWM 或数字调光则能够以一种快至足以掩盖视觉闪烁的速率 (通常高于 100Hz) 在零电流和 LED 电流之间切换。占空比可改变有效平均电流。该方法提供了高达3000:1 的调光范围 (仅受限于小占空比)。由于 LED电流要么要么被关断,因此这种方法还具有避免发生 LED 彩色偏移 (因仿真调光所引发的电流变化所致) 的优点。

升压电路

图 1 示出了一种全部采用市售组件的升压型配置。输入电压 (9V 至 18V) 被提升至一个 30V 至 54V 的 LED串电压。LED 串可以包括 12 个任何彩色的 700mA 串联 LED,总共能够提供高达 38W 的 LED 功率。当输入电压为 18V 以及 LED 串电压为 54V 时,该电路所实现的功率效率令人惊讶地超过了 95%!不管采用什么样的电路组件,这种高效率都能够把温升抑制在25°C 以下。

降压 - 升压电路

图 2 示出了一款可在输入电压范围与 LED 串电压相重叠情况下使用的降压 - 升压型解决方案。这里,输入电压范围为 9V 至 36V,而 LED 串电压范围为 18V至 37V。这个由 8 个串联 LED 组成的 LED 串工作电流高达 1.5A。在 14.4V 的标称输入电压和一个 36V (在1.5A) 的 LED 串电压条件下 (54W 输出功率),效率约为 93%。同样,这种效率水平也是在完全采用市售组件的情况下实现的。

LED 保护和其它功能

LTC3783可在 3V 至 36V (或更高) 的宽输入电压电源范围内运作。可编程欠压闭锁电路将确保芯片忽略一个过低的输入电压。如果某个 LED 串在无意之中被置开路状态,则过压保护功能将确保输出电压不会超过一个可设置的电平。该器件还具有一种软起动功能,用于对激活期间时的输入电源涌入电流加以限制。可以采用单个电阻器将开关频率设定在 20kHz 至 1MHz之间,也可使之与一个外部时钟相同步。

结论

采用 LTC3783 来驱动高功率 LED 串将实现一款高效率、低组件数目且灵活的解决方案。此外,由于能够使用标准的市售组件,因而还有助于在不牺牲性能的情况下简化设计。

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