補償及測量高功率 LED驅動(dòng)器的控制回路

表 1. 公式 3中兩種轉換器模型的差異

計算兩種電路的負載周期 D 以及 VOUT 與 REQ 的修改值所使用的方式都相同。Sn 及 Se 分別是升壓轉換器的自然形成電感斜率與補償斜率，而 fSW 是切換頻率。關(guān)于電壓調節升壓轉換器的小信號模型與電流調節升壓轉換器的模型，兩者之間真正的差異來(lái)自乘以跨導用項 (1 – D)/Ri 的抗阻 KR 以及主要電極 wp。這些差異已在表 1 予以概述。詳細信息請見(jiàn)參照 1。由于在調節電壓的轉換器中， RSENSE 值一般遠低于 ROUT 值，因此，電流調節轉換器的增益 (其中 ROUT = REQ) 幾乎都低于電壓調節轉換器的增益。

測量回路

若要測量控制回路增益與電壓調節轉換器的相位，網(wǎng)絡(luò )或專(zhuān)用回路增益/相位分析儀一般會(huì )使用 1:1 變壓器將小信號通過(guò)小阻抗 (RINJ) 注入回路中。然后，分析儀便會(huì )根據頻率測量并比較 A 點(diǎn)的注入信號與 R 點(diǎn)的回傳信號，之后，報告幅度差異 (增益) 與時(shí)間延遲 (相位) 的比例。只要 A 點(diǎn)的阻抗遠低于 R 點(diǎn)的阻抗，即可在回路中的任一處插入此阻抗，否則注入的信號會(huì )過(guò)大，因而干擾轉換器的運作點(diǎn)。如圖 5 所示，高阻抗節點(diǎn)是一般插入此阻抗的位置，也是 FB 電阻在輸出電容 (低阻抗節點(diǎn)) 偵測輸出電壓的地方。

圖 5. 電壓調節轉換器的控制回路測量

在電流調節配置中，如果負載本身是上端 FB 電阻，則無(wú)法通過(guò)與 LED 串聯(lián)的方式將注入電阻插入。轉換器的運作點(diǎn)必須先予以變更，才能將電阻插入于FB 引腳與感應電阻之間，如圖 6 所示。在某些情況下，可能需要非反向單位增益緩沖放大器，以降低注入點(diǎn)的阻抗，并減少測量噪聲。

圖 6. 電流調節轉換器的控制回路測量

用來(lái)測量回路的是Venable回路分析儀，它與圖 6 中的測量設定相同但不含放大器，而且 RINJ = 51.1 W。電流調節轉換器的模型是以 Mathcad? 構建，并且使用 TPS61170 的數據表設計參數，其中的核心與 TPS61165 相同。當 VIN = 5 V 且 ILED 經(jīng)設定為 350 mA 時(shí)，該模型會(huì )產(chǎn)生 TPS61165EVM 的預期回路響應，如圖 7 所示，可便于與測得的數據進(jìn)行比較。

圖 7. 在 VIN = 5 V 且 ILED = 350 mA 的情況下所測得及模擬的回路增益與相位

觀(guān)察 WLED 動(dòng)態(tài)阻抗的變化，并參照 IC 放大器增益中標準 LED I-V 曲線(xiàn)及芯片間變化，便不難解釋所測得及模擬增益兩者之間的差異。

結論

數學(xué)模型雖然并非全然準確，但不失為設計人員設計 WLED 電流調節升壓轉換器時(shí)可以運用的初步方法。設計人員也能夠以其中一種方法測量控制回路。