基于Supertex的以HV9911升壓式高亮度LED背光驅(qū)動電路技術(shù)設(shè)計(jì)
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/168622.htm
FAULT信號保護(hù)驅(qū)動電路
FAULT信號pin可用于驅(qū)動外部斷接FET(圖6)IC啟動時(shí),F(xiàn)AULT信號維持Low電位,IC啟動過后,此pin被pulledhigh,這使得內(nèi)電路的LED與升壓電路連接,電路完成啟動點(diǎn)亮LED,假如輸出端有過電壓或短路情形發(fā)生,內(nèi)部電路會將FAULT信號拉Low并使LED與升壓電路斷接。
FAULT信號也控于PWM調(diào)光控制信號,PWM調(diào)光信號為Low時(shí),F(xiàn)AULT信號亦為Low,但當(dāng)PWM調(diào)光信號為High時(shí),F(xiàn)AULT信號卻不見得為High。
斷接LED時(shí),可確保輸出電容不會隨著PWM調(diào)光信號的周期而充放電。
PWM調(diào)光信號到FAULT信號與保護(hù)電路的輸出以AND連接著,以確保保護(hù)電路動作時(shí)能夠覆蓋過PWM及調(diào)光控制的輸入。
圖6 Disconnect FET
輸出短路保護(hù)的動作原理是當(dāng)輸出偵測電流(于FDBK pin),大于2倍參考電流設(shè)定位準(zhǔn)(于IREF pin),保護(hù)動作會發(fā)生。過電壓保護(hù)的動作原理,是當(dāng)OVP pin的電壓大于1.25V時(shí),保護(hù)動作也會發(fā)生。二個(gè)信號被送至一個(gè)OR閘再送到保護(hù)栓鎖電路。當(dāng)有任一保護(hù)動作發(fā)生時(shí),栓鎖電路會將GATE及FAULT pins同時(shí)關(guān)掉。一旦有保護(hù)動作發(fā)生時(shí),必須將電源關(guān)掉重開,才能使栓鎖電路恢復(fù)重置。
而在IC的啟動需要注意以下兩點(diǎn):
●當(dāng)VDD與PWMD pins連接在一起,透過電路上的輸入電壓的連接或斷接來啟動時(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)膯印?br />
●假使電路使用外部信號啟動或關(guān)閉,而輸入電壓一直保持常開啟時(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)可能會造成短路保護(hù)發(fā)生誤動作,這時(shí)候必須將IC電源關(guān)掉重開,重新啟動電路,為了避免此誤動作,IREF的最低電壓為20∼30mV。
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)到非常快速的PWM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信號到開關(guān)FET
●FAULT信號到斷接FET
●運(yùn)算放大器到補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的輸出端
當(dāng)PWMD信號為High時(shí),GATE信號與FAULT可以動作,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作。
當(dāng)PWMD信號為Low時(shí),GATE信號與FAULT被停止動作,能量無法從輸入端轉(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。
這個(gè)放電電容同時(shí)也會使得電路重新連接動作時(shí),LED電流的上升時(shí)間會被拉長。因此,避免輸出電容的放電是相當(dāng)重要的。IC輸出FAULT信號斷接FET,使得LED的電流幾乎立刻的下降到零電流,因此輸出電容并沒有被放電,所以當(dāng)PWMD信號回復(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??焖佟?br />
當(dāng)PWMD信號為Low時(shí),輸出電流降至零,這使得回授放大器看到了相當(dāng)大的誤差信號于放大器輸入端,會造成補(bǔ)償回路的電容器上的電壓會上升至最高電位。因此當(dāng)PWMD信號回到High時(shí),過高的補(bǔ)償回路電壓會控制電感峰值電流,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,這會使得穩(wěn)定時(shí)間被延長,當(dāng)PWMD信號為Low時(shí),斷開運(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信號回復(fù)High時(shí),電路立刻回復(fù)穩(wěn)態(tài)而不會產(chǎn)生過大的LED電流。
■閉回路控制電路的設(shè)計(jì)
補(bǔ)償回路可用來使得升壓電路穩(wěn)定的操作,可選用Type-Ⅰ補(bǔ)償(一個(gè)簡單積分電路)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)念愋托枰暪β始壍慕辉筋l率的相位而定。
閉回路系統(tǒng)(圖7)的回路增益如下:
?。ü?)
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)為功率級的轉(zhuǎn)移函式
請注意,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,來決定需要何種類型的補(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,請參考表1。
表1 Network Compensation
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