RGB LED驅動(dòng)器支持彩色照明設計
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從IC(U2)架構可以看出，通過(guò)控制電流誤差放大器的增益級可滿(mǎn)足穩定性要求。利用下式可以計算開(kāi)關(guān)頻率處的最大增益，確保放大器環(huán)路穩定：
式中VRPP為內部紋波的峰峰值(2V)，L為L(cháng)1電感值，AVCSA為電流檢測放大器的差分增益(34.5V/V)。將已知參數代入公式可得：ACEA=1.75V/V。內部電流誤差放大器為跨導放大器，增益為550mS (550mA/V)。電阻R10連接到誤差放大器輸出CLP (第16引腳)，控制電流誤差放大器在開(kāi)關(guān)頻率處的增益。電阻R10為：
代入已知參數，可得：R10= 3.18kW。應用中采用3.16kW標準電阻。
如果R10接GND，頻率低于3dB截止頻率時(shí)，電流誤差放大器的增益為1.75V/V。為保證環(huán)路穩定，要求在接近開(kāi)關(guān)頻率時(shí)總增益為1.75V/V。較低頻率下即使具有較高增益，也不會(huì )放大線(xiàn)性衰減的電感電流，電感電流紋波不存在低頻分量。電流誤差放大器傳輸函數中引入一個(gè)零點(diǎn)，將使電流環(huán)路增益在零點(diǎn)頻率以上變得平坦(1.75V/V)，并在零點(diǎn)頻率以下增益明顯提升。零點(diǎn)頻率由C11和R10決定，本應用中最佳零點(diǎn)頻率為開(kāi)關(guān)頻率的1/12，能夠快速地將平均電感電流建立在設定值。為了在1/12開(kāi)關(guān)頻率處放置一個(gè)零點(diǎn)，按照下式計算
。 代入已知參數，得到：C11=1.99nF，選擇2.2nF標準電感。
電壓控制環(huán)路
通過(guò)反饋環(huán)路保持R13兩端的電壓固定，最終得到固定的LED電流。根據LED電流和開(kāi)關(guān)占空比產(chǎn)生一個(gè)固定值，電壓控制環(huán)路為電流控制環(huán)路產(chǎn)生一個(gè)輸入基準，用于設置電感的平均電流。比較R13兩端的壓降和100mV基準，電壓誤差放大器對這一差值進(jìn)行放大，產(chǎn)生一個(gè)與所要求的電感平均電流相對應的基準電壓，利用下式計算基于LED電流的R13電阻值：
，式中，ILED為L(cháng)ED電流(本應用中為2A)，0.1V是電壓控制環(huán)路的反饋基準。代入已知參數，得到：R13=0.05W。電阻額定功率應該高于ILED2×R13。
由于boost轉換器工作在連續導通模式，電源電路傳輸函數存在一個(gè)右半平面(RHP)零點(diǎn)。該零點(diǎn)提供20dB/十倍頻程的增益和90度的相位滯后，很難補償。最簡(jiǎn)單的方法是在低于RHP零點(diǎn)頻率處抵消該零點(diǎn)，將環(huán)路增益降至0dB(利用-20dB/十倍頻程)。對于boost轉換器，下式給出了最差工作條件下的RHP零點(diǎn)頻率(FZRHP)：
，代入已知參數，可以得到：FZRHP=17.7kHz。
平均電流控制環(huán)路將電感和輸出電容COUT構成的雙極點(diǎn)、2階系統轉換成1階系統，1階系統的單個(gè)極點(diǎn)由輸出濾波電容和輸出負載電阻決定。輸出濾波電容和輸出負載動(dòng)態(tài)電阻構成的極點(diǎn)頻率由下式計算：
，，式中，RLD是LED負載的動(dòng)態(tài)電阻(本應用中所使用的LED電阻為4.5W)。代入已知參數后，可得：FP2=1.88kHz。電壓誤差放大器的輸出到差分電壓放大器輸出的電壓控制環(huán)路直流增益(最大占空比時(shí))由下式計算
，：，式中6V/V是圖1中U2內部差分電壓放大器的增益，代入已知參數，可得：GP=0.75V/V。
為了補償電壓控制環(huán)路(使環(huán)路保持穩定并具有足夠的相位裕量)，環(huán)路單位增益的頻率(FC)應該低于RHP零點(diǎn)頻率的1/5。本應用中，為了獲得較好的相位裕量，單位增益頻率選擇RHP零點(diǎn)頻率的1/10
：，代入已知參數，可得：FC=1.77kHz。電壓誤差放大器傳輸函數具有一個(gè)主極點(diǎn)(FP1)和一個(gè)零點(diǎn)(FZ1)，用于補償輸出極點(diǎn)FP2和高頻極點(diǎn)(FP3)。補償零點(diǎn)(FZ1)放置在輸出極點(diǎn)頻率，利用下式計算電壓誤差放大器的增益(FZ1處)，總環(huán)路增益在FC頻點(diǎn)的增益為0dB
：，代入已知參數，得到：AEA1=1.25V/V。電阻R14和R12決定增益AEA1
：。將R12任意設置在2.2kW，得到：R14 = 2.75kW
C14和R14決定補償零點(diǎn)頻率FZ1，按照下式計算C14
：，代入已知參數，得到：C14=30.8nF，實(shí)際應用可
以選擇100nF電容。選擇較大的電容有助于改善PWM性能，在PWM OFF期間通過(guò)斷開(kāi)Q3可以保持C14上的電荷。C12將高頻極點(diǎn)(FP3)置于開(kāi)關(guān)頻率的一半，按照下式計算C12
：，代入已知參數后可得：C12 = 386pF，選擇470pF標準電容。
PWM調光和LED保護
LED通過(guò)連接在PWMDIM輸入端的低頻PWM信號調節亮度(外部信號作用在圖1電路)，PWM信號幅度范圍：3V至10V，頻率可達2kHz。電路中，外部MOSFET (Q1)與LED串聯(lián)能夠快速接通、切斷LED電流。PWM ON期間，Q1導通;PWM OFF期間Q1斷開(kāi)。LED關(guān)閉時(shí)，U3將CLP拉低，禁止PWM開(kāi)關(guān)工作，關(guān)閉Q2。
小信號MOSFET Q3用于完成一個(gè)重要功能，PWM調光時(shí)可直接影響LED電流控制環(huán)路的響應時(shí)間。PWM OFF期間處于斷開(kāi)狀態(tài)，阻斷C12/C14通路使其在OFF周期內保持電荷量不變;PWM返回ON狀態(tài)時(shí)，電壓誤差放大器的輸出可以立即達到前期的穩態(tài)值，幾乎在LED導通的同時(shí)建立LED電流。通用運算放大器(U1)能夠在LED溫度達到85℃時(shí)阻止電流的流通，為L(cháng)ED提供保護。利用EPCOS NTC電阻檢測溫度，將其安裝在LED板，假設25℃時(shí)對應的阻值為10kW，運算放大器的輸出控制U2的EN輸入，當溫度達到85℃時(shí)
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