基于LED驅動(dòng)器的新型調光方案詳解

在許多照明應用中，人們都采用了能夠產(chǎn)生已調大電流脈沖的功率驅動(dòng)器，從DLP 投影機中的大電流 LED到高功率激光二極管等等。例如：在高端視頻投影機中，高功率 LED 用于產(chǎn)生彩色照明。這些投影機中的RGB LED 需要精準的調光控制以實(shí)現準確的彩色混合 ── 在該場(chǎng)合中，除了簡(jiǎn)單的 PWM 調光以外，還能夠提供更多的控制功能。通常，為了實(shí)現彩色混合中所要求的寬動(dòng)態(tài)范圍，LED 驅動(dòng)器必須要能夠在兩種完全不同的已調峰值電流狀態(tài)之間快速切換，并疊加 PWM 調光而不造成任何損壞。LT3743 能夠滿(mǎn)足這些苛刻的準確度和速度要求。

　　LT3743 是一款同步降壓型 DC/DC 控制器，它運用固定頻率、平均電流模式控制，以通過(guò)一個(gè)與電感器相串聯(lián)的檢測電阻器準確地調節電感器電流。在一個(gè) 0V 至“低于輸入電壓軌 2V”的輸出電壓范圍內，LT3743 能夠以 ±6% 的準確度來(lái)調節任意負載中的電流。

　　通過(guò)把準確的模擬調光 （高光度狀態(tài)和低光度狀態(tài)） 與 PWM 調光組合起來(lái)，實(shí)現了精準、寬范圍的 LED 電流控制。模擬調光通過(guò) CTRL_L、CTRL_H 和 CTRL_T 引腳來(lái)控制；PWM 調光則通過(guò) PWM 和 CTRL_SEL 引腳來(lái)控制。通過(guò)采用在外部進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作的負載電容器這種獨特的做法，LT3743 實(shí)現了高和低模擬狀態(tài)之間的快速變換，從而能夠在幾 μs 的時(shí)間內改變已調 LED 電流水平。開(kāi)關(guān)頻率可以在 200kHz 至 1MHz 的范圍內進(jìn)行設置 （通過(guò)采用一個(gè)外部電阻器） 和同步至一個(gè)頻率范圍為300kHz 至1MHz 的外部時(shí)鐘。

　　開(kāi)關(guān)輸出電容器拓撲結構

　　在傳統的電流調節器中，負載兩端的電壓存儲于輸出電容器之中。如果負載電流突然改變，則輸出電容器中的電壓必須進(jìn)行充電或放電以與新的已調電流相匹配。在轉換期間，負載中的電流未得到良好的控制，因而導致了緩慢的負載電流響應時(shí)間。

　　LT3743 通過(guò)采用一種獨特的開(kāi)關(guān)輸出電容器拓撲結構解決了這一問(wèn)題，該拓撲結構實(shí)現了超快的負載電流上升和下降時(shí)間。這種拓撲結構背后的基本概念是：LT3743 起一個(gè)已調電流源的作用，負責向負載提供驅動(dòng)電流。對于某個(gè)給定的電流，負載兩端的電壓降存儲于第一個(gè)開(kāi)關(guān)輸出電容器中。當需要一種不同的已調電流狀態(tài)時(shí)，將第一個(gè)輸出電容器關(guān)斷，并接通第二個(gè)電容器。這使得每個(gè)電容器能夠存儲與期望已調電流相對應的負載電壓降。

　　圖 1 示出了具有各種控制引腳的基本拓撲結構。PWM 和 CTRL_SEL 引腳為數字控制引腳，用于確定已調電流的狀態(tài)。CTRL_H 和 CTRL_L 引腳是具有一個(gè) 0V 至 1.5V 全標度范圍的模擬輸入，可在電流檢測電阻器兩端產(chǎn)生一個(gè) 0mV 至 50mV 的已調電壓。

　　圖 1：基本的開(kāi)關(guān)電容器拓撲結構

　　圖 2 示出了對應于 PWM 和 CTRL_SEL 引腳各種不同狀態(tài)的定時(shí)波形。當 PWM 為低電平時(shí)，所有的開(kāi)關(guān)操作將被終止，而且兩個(gè)輸出電容器均與負載斷接。

　　圖2：LED 電流 PWM 和 CTRL_SEL 調光

　　盡管 LT3743 可以采用開(kāi)關(guān)輸出電容器來(lái)配置，但它能夠很容易地適應任何傳統的模擬和/或 PWM 調光方案。