【導(dǎo)讀】高功率LED所需的電流通常采用同步降壓型轉(zhuǎn)換器驅(qū)動器來承受異步轉(zhuǎn)換器組件需要承受的應(yīng)力。這就證明同步整流能夠有效地限制轉(zhuǎn)換開關(guān)過程中高電流引發(fā)的功率損耗及升溫。本文就來講述通過同步降壓型LED驅(qū)動器當成升壓轉(zhuǎn)換器，從而限制功率損耗的方案設(shè)計。
同步整流在高功率升壓型LED驅(qū)動器中能夠提供相同的好處，即使對于1A至3ALED也不例外。與降壓型轉(zhuǎn)換器不同的是，升壓型轉(zhuǎn)換器的峰值開關(guān)電流可能會遠遠高于LED電流，特別是在輸出功率很高和輸入電壓很低的時候。
在很多場合中，同步升壓型LED驅(qū)動器不可用于某種特定的應(yīng)用。對于部分此類情形而言，可以采用一個同步降壓型LED驅(qū)動器IC，但其將不充當一個降壓型轉(zhuǎn)換器，而是起一個升壓模式(boostmode*)LED驅(qū)動器的作用。
以LT374440V同步降壓型LED驅(qū)動器為例，其專為驅(qū)動用于投影機的高電流LED而設(shè)計。該器件具有一個多用途的浮動VEE輸出，因而允許其在高電流降壓應(yīng)用以及把高電流LED的正極連接至地以滿足散熱要求的正至負(降壓-升壓型)拓撲中使用。正是這種浮動VEE特性使得我們能夠?qū)⑦@款原本是為降壓應(yīng)用而設(shè)計的器件實際上用作一個同步升壓模式LED驅(qū)動器。
LT3744升壓模式LED驅(qū)動器
圖1所示的LT3744同步升壓模式LED驅(qū)動器可采用一個汽車輸入(9V~16V)來調(diào)節(jié)一個3A、25V(75W)LED燈串，并提供了98%的效率。即使在這一功率級別下，采用12V輸入時的最大組件溫升僅為45°C，如圖2所示。該IC可實現(xiàn)簡易的10:1模擬調(diào)光和100:1PWM調(diào)光實施方案(在120Hz和采用接地參考輸入信號時)，即使LED燈串和PWM調(diào)光MOSFET均未連接至GND也不例外。
圖1：升壓模式9V~16V輸入至25V、3ALED驅(qū)動器(效率達98%)
雖然5mΩ檢測電阻器在該應(yīng)用中設(shè)定了一個10A的峰值開關(guān)電流，但該解決方案也可更改為采用一個6V輸入和一個15A峰值開關(guān)電流來運作;使用了一個數(shù)值合適的電感器和一個降低的欠壓閉鎖。
LT3744上的負VEE電源軌能夠達到−21V。LT3744通過處理接地參考輸入控制信號的電平移位簡化了設(shè)計。一個簡單的接地參考PWM輸入信號被電平移位至PWMOUT，因此不需要采用額外的電平移位電路來控制PWMMOSFET。同樣，LED電流設(shè)定檢測電阻器可直接連接至負VEE電源軌，一直到低至−21V。
經(jīng)過電平移位的GND和VEE
LT3744LED驅(qū)動器的電平移位、正至負轉(zhuǎn)換特性是專為支持高電流接地正極LED驅(qū)動器而設(shè)計的。盡管如此，相同的特性亦可用于將LED燈串連接在VIN和一個負VEE電位之間的升壓模式應(yīng)用。由于LED檢測電阻器和PWM調(diào)光MOSFET均安放于LED燈串的底部，因此來自接地參考PWM輸入的電平移位PWMOUT信號產(chǎn)生了一種看起來并不比傳統(tǒng)升壓PWM調(diào)光設(shè)置復(fù)雜的拓撲。輸入側(cè)看似一個簡單的LED驅(qū)動器，而且不管負VEE處在什么位置，CTRL模擬調(diào)光、SYNC輸入和使能輸入均參考于信號GND。
LT3744的VEE可一直降到低至−21V。對于25VVLED應(yīng)用，開路LED過壓保護設(shè)定在約26.5V。對于25VVLED升壓模式應(yīng)用而言，在考慮到一定的開路LED過沖的情況下，這將在負VEE變至超過−21V限值之前把VIN最小值限制在6V左右。為了能在最低6V的輸入條件下運作，圖1中的解決方案需要一個較低的欠壓閉鎖和一個能夠容納15A峰值開關(guān)電流限值的檢測電阻器和電感器。對于較低VLED燈串(在任何電流水平)，只需進行一些簡單的調(diào)整即可把最小輸入電壓降至4VVIN。
關(guān)于升壓模式的更多信息
升壓模式轉(zhuǎn)換器擁有許多與傳統(tǒng)升壓型穩(wěn)壓器相同的特性。，除了與眾不同的拓撲連接和高端開關(guān)S1(而不是低端開關(guān))的主控制之外，這款升壓模式轉(zhuǎn)換器具有與傳統(tǒng)升壓型轉(zhuǎn)換器相同的占空比、紋波電流和電壓應(yīng)力。如果不需要同步整流，則可把一個異步降壓型穩(wěn)壓器用作升壓模式驅(qū)動器，并像在傳統(tǒng)升壓型穩(wěn)壓器中那樣用一個典型的箝位二極管D1來替代S2。
圖2：升壓模式電流紋波、占空比和電壓應(yīng)力與傳統(tǒng)升壓型穩(wěn)壓器相同
圖3中的增益–相位博德圖表示：甚至連升壓模式轉(zhuǎn)換器的控制環(huán)路的作用都類似于一個傳統(tǒng)的升壓型穩(wěn)壓器。當交叉頻率為10kHz、相位余量為60°和增益裕度為−15dB時，圖1所示的LED驅(qū)動器能夠保持穩(wěn)定和可靠。
結(jié)語
同步整流是一種通常被要求用來限制高功率LED驅(qū)動器中的功率損耗之特性。如本文所述，可把一個同步降壓型LED驅(qū)動器用作升壓模式轉(zhuǎn)換器，從而利用該特性在高性能降壓型穩(wěn)壓器IC中的廣泛可用性。特別地，LT3744同步降壓型LED驅(qū)動器可被用作一個高效率9V~16V輸入、25VLED3A升壓模式LED驅(qū)動器，對于75W轉(zhuǎn)換器可實現(xiàn)98%的效率。該器件擁有根據(jù)需要來對控制信號進行電平移位(從SGND至–VEE)的獨特能力，因而使得能夠造就一種所需組件并不比傳統(tǒng)升壓轉(zhuǎn)換器多的浮動升壓模式拓撲。
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