驱动LED串的DCM升压转换器简化分析第2部分:实际考虑

出处:电子产品世界 发布于:2018-09-07 13:59:58

  本文的第1部分专门对驱动LED串的升压转换器进行了理论分析。激发这项研究的是稳定汽车应用背光驱动器环路的需求。由于应用了脉宽调制(PWM)进行调光控制,环路控制就是一项会影响终性能的重要设计考虑因素。第2部分介绍应用的方案,并将对比验证测量的频率响应与理论推导数值。

  LED调光控制系统电路图

  高亮度白光LED的模拟调光会产生色偏。PWM数字调光控制是预防色偏的调光方法,因为发光强度将是平均流明强度。PWM导通周期期间的LED电流幅值与调光比为独立互不影响。

  图1代表的是汽车应用LED调光控制系统,其在关闭模式下静态电流消耗低于10 ?A。它采用安森美半导体的NCV887300[1] 1  MHz非同步升压控制器,此器件以恒定频率不连续峰值电流模式工作。负载包含一串共10颗的串联Nichia  NSSW157-AT[2]白光高亮度LED。相应的电路板如图2所示。

图1:应用了NCV887300的LED PWM调光控制电路。

图2:NCV887300 LED演示电路板。

  为了方便分析,下面列出了NCV887300控制器的关键参数:

  - VIN = 13.2 V时,静态电流 (Iq)  6 ?A (-40 °C  TJ  125 °C) 。

  - EN/SYNC引脚:能够连接至外部TTL指令。引脚有双重功能,还支持振荡器同步至外部时钟

  - ISNS:升压晶体管电流感测限流阈值电压为400 mV;内部斜坡补偿为130 mV/?s。

  - VC:内部运算跨导放大器(OTA)补偿引脚。在封装引脚与放大器输出之间有一颗裸片级的542 W ESD中联保护电阻。典型跨导gm为1.2  mS。OTA提供100 ?A汲电流/源电流能力。

  - VFB:LED 电流感测电阻R29根据约200 mV的内部参考电压来调节。

  图1所示LED PWM调光控制电路的设计目标及工作原理如下文所示。

  设计目标

  在6至18 V输入电压工作范围下,此电路在200 Hz PWM调光频率时能支持1000:1的PWM调光比,使得计算出的脉冲宽度为5s。工作频率为1  MHz的NCV887300能产生少5个升压晶体管门脉冲,以维持提供给LED电流的输出电容电荷。需要不连续导电模式(DCM)升压拓扑结构来维持稳压,因为在每个门脉冲过后升压电感能量全部被释放。连续导电模式(CCM)拓扑结构会导致稳压性能较差,且带来不合要求的模拟调光,因为升压电感的能量增强惯性要求数个工作周期。

  输出漏电流损耗必须减至,以帮助维持深度调光工作期间的输出电容电荷。漏电流导致LED  PWM关闭时间期间出现一些输出电压放电,反过来产生一些模拟调光,使PWM恢复导通时间时补偿网络出现显着误差。

  - 肖特基整流器遭受跟温度相关的大漏电流影响。为了将升压整流器漏电流减至,电路中选择了超快技术的升压整流器。

  - 陶瓷电容的漏电流比电解电容低得多,是的输出升压电容。

  -  输出过压监测电路电流消耗必须保持在值。利用接地之电阻分压器网络的监测电路是不适合的。此电路中选择了齐纳激发的过压检测电路,因为齐纳拐点(knee)电压比电池电压高得多,而漏电流极低。

关键词:LED驱动转换器

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