具集成型电压限制功能的 3A、1MHz 降压模式 LED 驱动器

设计要点 DN556: 引言

LT3952 单片式 LED 驱动器包括一个 4A、60V DMOS 功率开关,非常适合在降压模式中驱动高电流 LED。输入电流检测放大器是其诸多特点之一,可用于在降压模式中提供内置的 LED 电压限制。

 

Figure 1. Buck Mode Topology

在降压模式中,LED 灯串的正极 (LED+) 连接至输入电压,转换器从灯串的负极 (LED) 吸收电流。在开路的场合中,一个降压模式转换器把 LED驱动至接近于 GND。在这种开路故障情况下应限制总的输出电压。

限制电压的一种方法是采用一个外部 PNP 晶体管作为电平移位器。虽然这种方法能满足需要,但是通过利用 LT3952 的内部资源可实现一款更加精巧的解决方案。

关键是重新调整 IVINP / IVINN 引脚上的输入电流检测放大器之用途,让它充当一个高端电压调节器,如图 2 所示。

跨接在 LED 灯串两端的一个电阻分压器使得 IVINP / IVINN 引脚能够检测输出电压。当 IVINP / IVINN 电压达到 60mV 时,IVINCOMP 输出达到 1.2V,且输出受到限制。如图 2 所示,把 IVINCOMP 连接至 FB 增添了输出过压保护和 LED 开路保护的好处。

对于那些利用 PWM 调光功能的应用,在 FB 和 GND 之间连接一个大阻值电阻器可防止 FB 引脚在 PWM 关断时间里浮置。

Figure 2. IVINP, IVINN as Output Voltage Limit

应用电路

为测试设计,针对一个 40W、1MHz 降压模式 LED 驱动器构建了一款应用电路。当采用示出的 R1、R2 和 R4 阻值时,LED 灯串两端的电压限值大约为 22V。

图 3 示出了采用图 4 中的电路在 VIN 从 0V 扫掠至 40V 时所进行的 LED 电压和 LED 开路限值测量。电压限值在整个工作范围内很好地跟踪输入。

 

Figure 3. DC Measurement of LED– and LED– Limit

 

Figure 4. 3A, 40W, 1MHz Buck Mode LED Driver with 22V Output Limit

 

图 5 比较了采用和未采用输出限制电路时针对开路情况的瞬态响应:VIN = 36V,ILED = 3A,四个串联的 LED。

 

Figure 5. Open-Circuit Fault with and without Limiter

可见未采用限制器时的开路故障导致 LED从其 23V 标称值被一路拉至地,因而在 LED+ 和LED 之间产生了接近完整的 36V 输入电位。

然而,当采用限制器时,输出电压迅速地限制在一个更加合理的数值。FB 至 IVINCOMP 的连接使得能够在 OPENLED 引脚上指示故障。

该 40W 解决方案的总体效率在 24V 输入电压条件下超过 92%,而在 14V 至 40V 的整个输入电压范围内则高于 90%。

在使用任何输出限制方法时,请记住需在限制电压和正常工作电压之间留出一些裕度。

 

Figure 6. Efficiency vs Input Voltage

结论

LT3952 是一款可驱动采用多种拓扑之 LED 灯串的通用型高性能平台。除了输入和输出电流调节之外,扩展频谱调制、全内置 PWM 发生器和卓越的故障保护等一系列特性还简化了高级照明解决方案的设计。

作者

Generic_Author_image

Matthew Grant