先升压后降压 LED 驱动器利用宽广的输入电压实现宽 PWM 调光范围
与额定规格相似的降压-升压型稳压器相比,先升压后降压模式驱动器的一个额外好处是其传导 EMI 有所降低。升压转换器由于与输入相串联的主电感器位置之原因,其在 AM 频段周围的传导 EMI 通常低于降压转换器。在先升压后降压方案中电感器与输入相串联,而不是在降压级和升压级之间布设单个降压-升压电感器。虽然基本的降压-升压拓扑仅需单个电感器,但在高功率 LED 驱动器应用中常常需要使用第二个输入滤波电感器以降低传导 EMI。
图 2 中所示的 LT3797 双输出先升压后降压 LED 驱动器直接采用一个汽车输入来给两个 35W (35V、1A) LED 灯串供电。其在 120Hz 频率下具有 1000:1 的 PWM 调光比。另外,它还拥有短路保护和 LED 开路保护功能。所有 3 个 PWM 调光输入引脚都连接至同一个 PWM 调光输入,以最大限度地提高 PWM 调光比并在 PWM 关闭时冻结所有 3 个通道的控制环路状态。升压通道的输出为稳定的 50V。较高的升压输出电压将产生甚至更高的 PWM 调光比,但代价是需要使用额定电压较高的功率组件和效率有所下降。两个降压模式 LED 驱动器通道采用 50V 输入对两个 1A、35V LED 灯串进行高效供电。整体转换器效率为 87%。
高的 PWM 调光比
如上所述,降压和降压模式 LED 驱动器可提供高于升压拓扑驱动器 (包括降压-升压和 SEPIC 转换器) 的带宽,因而有可能实现较高的 PWM 调光比。与升压拓扑不同,降压拓扑在占空比增加时将继续向输出端输送更多的电能,而前者的输出则在占空比增加时短暂地接收较少的电能以提高瞬变期间的电感器电流。为此,在较高的带宽条件下降压转换器的控制环路可得以优化 (与升压转换器分开)。
图 4:双路输出先升压后降压模式 LED 驱动器 PWM 调光波形。在 120Hz 频率下可实现 1000:1 的调光比。
此外,在 PWM 调光期间,在每个周期的起点,降压稳压器中的电感器电流不必非得像在升压稳压器中那样进行那么大幅度的斜坡上升,因为其电流近似等于 (而不是高于) LED 电流。这使得降压转换器在瞬态响应和 PWM 调光比方面均优于升压转换器。只要升压预调节器在瞬变期间不失去其输出充电电压,那么先升压后降压模式转换器就能够模仿降压转换器的高带宽。
短路和开路 LED 保护
图 1 和图 2 中示出的 LT3797 LED 驱动器具有很强的抗短路性能。高压侧 PMOS 断接不仅用于 PWM 调光,而且也用于短路保护 (当一个 LED+ 端子短接至地)。独特的内部电路可监察输出电流过高的情况,随之关断该通道上的断接 PMOS 并报告故障。同样,假如一个 LED 灯串被移除或发生开路,则 IC 将限制该通道上的最大输出电压并报告故障。
结论
LT3797 是一款 2.5V 至 40V 输入和高达 100V 输出的三通道 LED 驱动器,其可在多种拓扑中使用。当需要进行升压和降压时,对于 1000:1 或更高的最高 PWM 调光比,该器件的一个通道可用作升压预调节器,而另两个通道则用作降压模式 LED 驱动器。在所有的拓扑中均提供了短路保护,从而使得该 IC 成为一款坚固和强大的解决方案,适合在众多的应用中驱动 LED。
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