補償及測量高功率 LED驅(qū)動器的控制回路

表 1. 公式 3中兩種轉(zhuǎn)換器模型的差異

計算兩種電路的負(fù)載周期 D 以及 VOUT 與 REQ 的修改值所使用的方式都相同。Sn 及 Se 分別是升壓轉(zhuǎn)換器的自然形成電感斜率與補償斜率，而 fSW 是切換頻率。關(guān)于電壓調(diào)節(jié)升壓轉(zhuǎn)換器的小信號模型與電流調(diào)節(jié)升壓轉(zhuǎn)換器的模型，兩者之間真正的差異來自乘以跨導(dǎo)用項 (1 – D)/Ri 的抗阻 KR 以及主要電極 wp。這些差異已在表 1 予以概述。詳細(xì)信息請見參照 1。由于在調(diào)節(jié)電壓的轉(zhuǎn)換器中， RSENSE 值一般遠(yuǎn)低于 ROUT 值，因此，電流調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換器的增益 (其中 ROUT = REQ) 幾乎都低于電壓調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換器的增益。

測量回路

若要測量控制回路增益與電壓調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換器的相位，網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ没芈吩鲆?相位分析儀一般會使用 1:1 變壓器將小信號通過小阻抗 (RINJ) 注入回路中。然后，分析儀便會根據(jù)頻率測量并比較 A 點的注入信號與 R 點的回傳信號，之后，報告幅度差異 (增益) 與時間延遲 (相位) 的比例。只要 A 點的阻抗遠(yuǎn)低于 R 點的阻抗，即可在回路中的任一處插入此阻抗，否則注入的信號會過大，因而干擾轉(zhuǎn)換器的運作點。如圖 5 所示，高阻抗節(jié)點是一般插入此阻抗的位置，也是 FB 電阻在輸出電容 (低阻抗節(jié)點) 偵測輸出電壓的地方。

圖 5. 電壓調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換器的控制回路測量

在電流調(diào)節(jié)配置中，如果負(fù)載本身是上端 FB 電阻，則無法通過與 LED 串聯(lián)的方式將注入電阻插入。轉(zhuǎn)換器的運作點必須先予以變更，才能將電阻插入于FB 引腳與感應(yīng)電阻之間，如圖 6 所示。在某些情況下，可能需要非反向單位增益緩沖放大器，以降低注入點的阻抗，并減少測量噪聲。

圖 6. 電流調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換器的控制回路測量

用來測量回路的是Venable回路分析儀，它與圖 6 中的測量設(shè)定相同但不含放大器，而且 RINJ = 51.1 W。電流調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換器的模型是以 Mathcad? 構(gòu)建，并且使用 TPS61170 的數(shù)據(jù)表設(shè)計參數(shù)，其中的核心與 TPS61165 相同。當(dāng) VIN = 5 V 且 ILED 經(jīng)設(shè)定為 350 mA 時，該模型會產(chǎn)生 TPS61165EVM 的預(yù)期回路響應(yīng)，如圖 7 所示，可便于與測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

圖 7. 在 VIN = 5 V 且 ILED = 350 mA 的情況下所測得及模擬的回路增益與相位

觀察 WLED 動態(tài)阻抗的變化，并參照 IC 放大器增益中標(biāo)準(zhǔn) LED I-V 曲線及芯片間變化，便不難解釋所測得及模擬增益兩者之間的差異。

結(jié)論

數(shù)學(xué)模型雖然并非全然準(zhǔn)確，但不失為設(shè)計人員設(shè)計 WLED 電流調(diào)節(jié)升壓轉(zhuǎn)換器時可以運用的初步方法。設(shè)計人員也能夠以其中一種方法測量控制回路。