采用 LT8614 和 LT3083 / LT6015 的混合宽调光比线性 LED 电流控制器

LED 照明的许多应用都需要宽调光比。这可简单地通过一个如下所示的可调型电流源来实现。可采用多种不同的方法来改变该电流源,而且能实现一个大的 LED 电流范围。这种方法的主要问题是功率耗散会相当高。必须选择足够高的电压源 V1 以适应最大的 LED 电压降和提供电流源所需的储备空间。LED 制造商通常规定了一个高于平均值的最大电压,因而迫使设计师采用一个高于所需的输入电压。采用多个串联 LED 的应用使得电压容差问题成倍地增加。

 

A Simple LED Driver with Adjustable Current Source

一款采用可调型电流源的简单 LED 驱动器

 

另一种扩大调光比的方法是采用一个至 LED 的脉宽调制 (PWM) 信号,以对其进行脉冲接通和脉冲关断。如果能以足够高的速率 (通常为几百 Hz) 来完成该脉冲发生,则脉动是人眼所看不到的。利用这种方法可把调光比扩大至 3000:1。

虽然脉动是人眼看不到的,但是对于其他应用它可能是一个问题。例如:数字视频录像机的扫描速率会与 LED 灯闪烁相互作用,从而产生不希望有的伪像。

采用 LT8614 Silent Switcher 和 LT3083 线性稳压器的混合解决方案

一种电位技术允许利用一种严格的模拟方法来控制宽调光比。它运用了一种混合型方法,由一个开关稳压器把一个可调型电流源两端的电压保持恒定,并把 LED 电压置于一个反馈环路之内,这样 LED 电压的变化就对 LED 电流没有影响。电流源两端的电压无须支持 LED 电压降及其变化,因而可针对 “功耗与调光比之关系” 的最佳选择进行优化。下面的例子用实例说明了此概念,其采用 LT8614 作为电压源,并用 LT3083 作为电流源。

LT8614 是一款降压型稳压器,其采用 Silent Switcher 架构,专为最大限度地降低 EMI / EMC 辐射并在高达 3MHz 的频率下提供高效率而设计。其单片式结构采用 3mm x 4mm QFN 封装进行组装,内置了集成型电源开关和所有必要的电路,因而造就了一款 PCB 占板面积极小的解决方案。LT3083 是一款 3A 低压差线性稳压器,可通过并联来增加输出电流或在表面贴装型电路板上散播热量。这款新型稳压器专为用作一个精准电流源和电压跟随器而设计,可在许多要求高电流、至零的可调节能力和不设置散热器的应用中使用。

 

Hybrid LED Driver Using LT8614 Voltage Supply with LT3083 Current Source

采用 LT8614 电压源和 LT3083 电流源的混合 LED 驱动器

 

在该场合中采用了一个 12V 输入电压,并且通过一个施加至 LT3083 之 SET 端子的 0V 至 300mV 信号在 0A 至 3A 的范围内改变 LED 电流。LT3083 OUT 端子跟随 SET 端子,因而一个恒定的电流在 R5 中流动 (通过下面的 IR5 = VSET/R5)。

LT3083 之 IN 端子中的电流非常精准地跟随 OUT 端子中的电流,直至达到一个约 500µA 的最小负载值为止。

LT3083 需要 510mV 的最坏情况压差 (从 IN 至 OUT),以及 300mV 压差(对于最大电流下的 R5)。LT8614 把LT3083 之 IN 端子上的电压保持在恰好 0.97V,这可将 LT3083 的功耗保持在一个可容许的水平,在 3A 输出电流条件下达到约 2.4W 的功耗峰值。

LED 负极由 LT3083 保持在 0.97V,但是由于 LT8614 的反馈动作,LED 正极电压会变至任何需要的电压。可以安放更多与 D1 相串联的 LED,而且电流将不改变,直至达到 LT8614 的压差电压为止。

采用 LT8614 Silent Switcher 和 LT6015 运放的混合解决方案

LT3083 是一款实现电流源功能的方便易用型器件,但是如上面详细说明的那样,该器件没有最小负载要求。此外,在 SET 和 OUT 端子之间还存在一个轻微的偏移,它虽然通常为几百微伏,但是在整个温度范围内会高达 ±6mV。该偏移给调光比设置了一个下限。如果需要更大的调光比,则可使用一个采用低失调电压运放的分立式电流吸收器。这样的一款实现方案采用 LT6015 精准型运放作为控制元件。

LT6015 是一款轨至轨输入运算放大器,具有修整至低于 50µV 的输入失调电压。该放大器可采用单电源和分离电源工作 (总电压为 3V 至 50V),每个放大器仅吸收 315µA 电流。LT6015 的 Over-The-Top® 输入级专为在严酷环境中提供额外的保护而设计。

Hybrid LED Driver Using LT8614 Voltage Supply with LT6015 Current Sink

采用 LT8614 电压源和 LT6015 电流吸收器的混合 LED 驱动器

LT6015 在整个温度范围内具有一个 ±250µV 的最大失调电压,而且电流源仅需要大约 100mV 压差。这使得全标度电压可提升至 600mV,并能实现约 1000:1 的调光比。

作者

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Tom Mosteller