【導讀】高功率LED所需的電流通常采用同步降壓型轉換器驅動(dòng)器來(lái)承受異步轉換器組件需要承受的應力。這就證明同步整流能夠有效地限制轉換開(kāi)關(guān)過(guò)程中高電流引發(fā)的功率損耗及升溫。本文就來(lái)講述通過(guò)同步降壓型LED驅動(dòng)器當成升壓轉換器，從而限制功率損耗的方案設計。
同步整流在高功率升壓型LED驅動(dòng)器中能夠提供相同的好處，即使對于1A至3ALED也不例外。與降壓型轉換器不同的是，升壓型轉換器的峰值開(kāi)關(guān)電流可能會(huì )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(shí)候。
在很多場(chǎng)合中，同步升壓型LED驅動(dòng)器不可用于某種特定的應用。對于部分此類(lèi)情形而言，可以采用一個(gè)同步降壓型LED驅動(dòng)器IC，但其將不充當一個(gè)降壓型轉換器，而是起一個(gè)升壓模式(boostmode*)LED驅動(dòng)器的作用。
以L(fǎng)T374440V同步降壓型LED驅動(dòng)器為例，其專(zhuān)為驅動(dòng)用于投影機的高電流LED而設計。該器件具有一個(gè)多用途的浮動(dòng)VEE輸出，因而允許其在高電流降壓應用以及把高電流LED的正極連接至地以滿(mǎn)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(dòng)VEE特性使得我們能夠將這款原本是為降壓應用而設計的器件實(shí)際上用作一個(gè)同步升壓模式LED驅動(dòng)器。
LT3744升壓模式LED驅動(dòng)器
圖1所示的LT3744同步升壓模式LED驅動(dòng)器可采用一個(gè)汽車(chē)輸入(9V~16V)來(lái)調節一個(gè)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(shí)的最大組件溫升僅為45°C，如圖2所示。該IC可實(shí)現簡(jiǎn)易的10:1模擬調光和100:1PWM調光實(shí)施方案(在120Hz和采用接地參考輸入信號時(shí))，即使LED燈串和PWM調光MOSFET均未連接至GND也不例外。
圖1：升壓模式9V~16V輸入至25V、3ALED驅動(dòng)器(效率達98%)
雖然5mΩ檢測電阻器在該應用中設定了一個(gè)10A的峰值開(kāi)關(guān)電流，但該解決方案也可更改為采用一個(gè)6V輸入和一個(gè)15A峰值開(kāi)關(guān)電流來(lái)運作;使用了一個(gè)數值合適的電感器和一個(gè)降低的欠壓閉鎖。
LT3744上的負VEE電源軌能夠達到−21V。LT3744通過(guò)處理接地參考輸入控制信號的電平移位簡(jiǎn)化了設計。一個(gè)簡(jiǎn)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(lái)控制PWMMOSFET。同樣，LED電流設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(guò)電平移位的GND和VEE
LT3744LED驅動(dòng)器的電平移位、正至負轉換特性是專(zhuān)為支持高電流接地正極LED驅動(dòng)器而設計的。盡管如此，相同的特性亦可用于將LED燈串連接在VIN和一個(gè)負VEE電位之間的升壓模式應用。由于LED檢測電阻器和PWM調光MOSFET均安放于LED燈串的底部，因此來(lái)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(lái)并不比傳統升壓PWM調光設置復雜的拓撲。輸入側看似一個(gè)簡(jiǎn)單的LED驅動(dòng)器，而且不管負VEE處在什么位置，CTRL模擬調光、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應用，開(kāi)路LED過(guò)壓保護設定在約26.5V。對于25VVLED升壓模式應用而言，在考慮到一定的開(kāi)路LED過(guò)沖的情況下，這將在負VEE變至超過(guò)−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(gè)較低的欠壓閉鎖和一個(gè)能夠容納15A峰值開(kāi)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(jìn)行一些簡(jiǎn)單的調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
升壓模式轉換器擁有許多與傳統升壓型穩壓器相同的特性。，除了與眾不同的拓撲連接和高端開(kāi)關(guān)S1(而不是低端開(kāi)關(guān))的主控制之外，這款升壓模式轉換器具有與傳統升壓型轉換器相同的占空比、紋波電流和電壓應力。如果不需要同步整流，則可把一個(gè)異步降壓型穩壓器用作升壓模式驅動(dòng)器，并像在傳統升壓型穩壓器中那樣用一個(gè)典型的箝位二極管D1來(lái)替代S2。
圖2：升壓模式電流紋波、占空比和電壓應力與傳統升壓型穩壓器相同
圖3中的增益–相位博德圖表示：甚至連升壓模式轉換器的控制環(huán)路的作用都類(lèi)似于一個(gè)傳統的升壓型穩壓器。當交叉頻率為10kHz、相位余量為60°和增益裕度為−15dB時(shí)，圖1所示的LED驅動(dòng)器能夠保持穩定和可靠。
結語(yǔ)
同步整流是一種通常被要求用來(lái)限制高功率LED驅動(dòng)器中的功率損耗之特性。如本文所述，可把一個(gè)同步降壓型LED驅動(dòng)器用作升壓模式轉換器，從而利用該特性在高性能降壓型穩壓器IC中的廣泛可用性。特別地，LT3744同步降壓型LED驅動(dòng)器可被用作一個(gè)高效率9V~16V輸入、25VLED3A升壓模式LED驅動(dòng)器，對于75W轉換器可實(shí)現98%的效率。該器件擁有根據需要來(lái)對控制信號進(jìn)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升壓轉換器多的浮動(dòng)升壓模式拓撲。
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