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驅(qū)動LED串的DCM升壓轉(zhuǎn)換器簡化分析-(實(shí)際考慮)

作者:ChristopheBasso AlainiLaprade 時(shí)間:2013-12-12 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

  本文的第1部分專門對驅(qū)動串的升壓進(jìn)行了理論分析。激發(fā)這項(xiàng)研究的是穩(wěn)定汽車應(yīng)用背光驅(qū)動器環(huán)路的需求。由于應(yīng)用了脈寬調(diào)制()進(jìn)行調(diào)光控制,環(huán)路控制就是一項(xiàng)會影響最終性能的重要設(shè)計(jì)考慮因素。第2部分介紹應(yīng)用的方案,并將對比驗(yàn)證測量的頻率響應(yīng)與理論推導(dǎo)數(shù)值。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/198516.htm

  調(diào)光控制系統(tǒng)電路圖

  高亮度白光的模擬調(diào)光會產(chǎn)生色偏。數(shù)字調(diào)光控制是預(yù)防色偏的首選調(diào)光方法,因?yàn)榘l(fā)光強(qiáng)度將是平均流明強(qiáng)度。導(dǎo)通周期期間的LED電流幅值與調(diào)光比為獨(dú)立互不影響。

  圖1代表的是汽車應(yīng)用LED調(diào)光控制系統(tǒng),其在關(guān)閉模式下靜態(tài)電流消耗低于10 µA。它采用安森美半導(dǎo)體的NCV887300[1] 1 MHz非同步升壓,此器件以恒定頻率不連續(xù)峰值電流模式工作。負(fù)載包含一串共10顆的串聯(lián)Nichia NSSW157-AT[2]白光高亮度LED。相應(yīng)的電路板如圖2所示。

  為了方便分析,下面列出了NCV887300的關(guān)鍵參數(shù):

  - VIN = 13.2 V時(shí),靜態(tài)電流 (Iq) < 6 µA (-40 °C < TJ < 125 °C) 。
  - EN/SYNC引腳:能夠連接至外部TTL指令。引腳有雙重功能,還支持振蕩器同步至外部時(shí)鐘
  - ISNS:升壓晶體管電流感測限流閾值電壓為400 mV;內(nèi)部斜坡補(bǔ)償為130 mV/µs。
  - VC:內(nèi)部運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(OTA)補(bǔ)償引腳。在封裝引腳與放大器輸出之間有一顆裸片級的542 W ESD中聯(lián)保護(hù)電阻。典型跨導(dǎo)gm為1.2 mS。OTA提供100 µA汲電流/源電流能力。
  - VFB:LED 電流感測電阻R29根據(jù)約200 mV的內(nèi)部參考電壓來調(diào)節(jié)。

  圖1所示LED PWM調(diào)光控制電路的設(shè)計(jì)目標(biāo)及工作原理如下文所示。

  設(shè)計(jì)目標(biāo)

  在6至18 V輸入電壓工作范圍下,此電路在200 Hz PWM調(diào)光頻率時(shí)能支持1000:1的PWM調(diào)光比,使得計(jì)算出的最小脈沖寬度為5 µs。工作頻率為1 MHz的NCV887300能產(chǎn)生最少5個(gè)升壓晶體管門脈沖,以維持提供給LED電流的輸出電容電荷。需要不連續(xù)導(dǎo)電模式()升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來維持穩(wěn)壓,因?yàn)樵诿總€(gè)門脈沖過后升壓電感能量全部被釋放。連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會導(dǎo)致穩(wěn)壓性能較差,且?guī)聿缓弦蟮哪M調(diào)光,因?yàn)樯龎弘姼械哪芰吭鰪?qiáng)慣性要求數(shù)個(gè)工作周期。

  輸出漏電流損耗必須減至最低,以幫助維持深度調(diào)光工作期間的輸出電容電荷。漏電流導(dǎo)致LED PWM關(guān)閉時(shí)間期間出現(xiàn)一些輸出電壓放電,反過來產(chǎn)生一些模擬調(diào)光,使PWM恢復(fù)導(dǎo)通時(shí)間時(shí)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)顯著誤差。
  - 肖特基整流器遭受跟溫度相關(guān)的大漏電流影響。為了將升壓整流器漏電流減至最小,電路中選擇了超快技術(shù)的升壓整流器。
  - 陶瓷電容的漏電流比電解電容低得多,是首選的輸出升壓電容。
  - 輸出過壓監(jiān)測電路電流消耗必須保持在最低值。利用接地之電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測電路是不適合的。此電路中選擇了齊納激發(fā)的過壓檢測電路,因?yàn)辇R納拐點(diǎn)(knee)電壓比電池電壓高得多,而漏電流極低。

  電路工作信息

  Q18阻斷數(shù)字電流,用于PWM數(shù)字調(diào)光控制。當(dāng)PWM指令為有源低電平時(shí),D34將IC的VFB反饋控制電壓鉗位至低于穩(wěn)壓點(diǎn)的值,并阻斷升壓IC GDRV FET門驅(qū)動信號。Q15用作補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)采樣/維持功能,用于深度調(diào)光應(yīng)用。通用在PWM調(diào)光期間斷開補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)連接,反饋補(bǔ)償電容電荷(C31及C32)被維持,而當(dāng)PWM指令變?yōu)橛性锤唠娖綍r(shí)快速動態(tài)控制就恢復(fù)。

  Q14與R48/R49/R51/R52一起用于1.8 V邏輯PWM調(diào)光信號的電平轉(zhuǎn)換,U7緩沖PWM信號以驅(qū)動雙向開關(guān)Q15。

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