基于LED驱动器的新型调光方案详解

文章摘要：一款适合高端 DLP 投影机、采用开关输出电容器的 24V、20A LED 驱动器。高端 DLP 投影机要求极高质量的图像和彩色重现。为了实现高的彩色准确度，各个 LED 当中的彩色偏差是通过混入其他两个彩色 LED 的色彩来校正的。例如：当红光 LED 处于满电流导通状态时，蓝光和绿光 LED 将以低电流水平接通，这样它们就能够被混入以产生准确的红光。这种方法需要具备在较低 （约 2A） 和较高 （约 20A） LED 电流之间进行快速转换的能力，以保持 PWM 调光脉冲沿。图 3 示出了一款专供高端 DLP 投影机使用的 24V/20A LED 驱动器。 图3：采用开关输出电容器的 24V

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　　一款适合高端 DLP 投影机、采用开关输出电容器的 24V、20A LED 驱动器。高端 DLP 投影机要求极高质量的图像和彩色重现。为了实现高的彩色准确度，各个 LED 当中的彩色偏差是通过混入其他两个彩色 LED 的色彩来校正的。例如：当红光 LED 处于满电流导通状态时，蓝光和绿光 LED 将以低电流水平接通，这样它们就能够被混入以产生准确的红光。这种方法需要具备在较低 （约 2A） 和较高 （约 20A） LED 电流之间进行快速转换的能力，以保持 PWM 调光脉冲沿。图 3 示出了一款专供高端 DLP 投影机使用的 24V/20A LED 驱动器。

 

　　图3：采用开关输出电容器的 24V/20A LED 驱动器

　　450kHz 的较低开关频率允许使用一个非常小的 1.0μH 电感器。在 25% 纹波电流条件下，高电流状态与低电流状态之间的转换时间大约为 2μs。1mF 的大输出电容器存储了两种不同电流状态下 LED 两端的电压降，并提供了 MOSFET 调光开关接通时的瞬时电流。对于实现快速 LED 电流转换来说，采用几个并联的低 ESR 电容器是至关紧要的。

　　已调高电流和低电流由连接在 VREF 引脚与 CTRL_L 和CTRL_H 引脚之间的分压器来设定。VREF 引脚上的 ±2%、2V 基准还用于提供温度降额电路施加在 CTRL_T 引脚上的基准信号 （见下文中的“LED 电流的热降额”）。

　　为了减小有可能很大的启动电流，LT3473 采用了一种可压制已调电流的独特软起动电路，从而在软起动引脚充电至 1.5V 时提供全驱动。为了最大限度地缩短不同电流水平之间的转换时间，LT3743 运用了针对每种电流水平的单独补偿，这样电流控制环路就可以尽可能快地恢复稳态操作。图 4 示出了从 0A～2A 至 20A 的 LED 电流阶跃。

　　图4：0A ~ 2A 至 20A 的 LED 电流阶跃

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　　宽PWM 占空比范围内的高效率

　　在便携式 DLP 投影机中，功率耗散是一个极其重要的设计参数。与目前市面上销售的许多并联型大电流 LED 驱动器不同，LT3743 在一个宽 PWM 占空比范围内拥有卓越的效率。通过只把功率输送至负载，而不是将功率旁路掉或者给输出电容器充电，常见的传统 PWM 调光型驱动器中损失的大部分能量可以节省下来。图 5 示出了当 VIN = 12V、并以 0A 至 20A 电流驱动一个绿光 LED 时，整个占空比范围内的效率变化情况。

　　图5：12V、20A PWM 调光效率 （采用一个绿光LED）

　　停机和精准启用

　　当输送大负载电流时，执行正确操作所需的电源欠压闭锁 （UVLO） 迟滞值在很大程度上取决于电路板布局。为了获得最大的灵活性，LT3743 具有一个精准的启用门限，而且在 EN/UVLO 引脚电压低于 1.55V 时将有一个 5.5μA 电流源流入该引脚。在输入电源和地之间使用一个分压器，即可给系统增加任意迟滞值。为了在便携式应用中实现节能，当 EN/UVLO 引脚电压低于 0.5V 时，LT3743 将被完全停用，且电源电流将减小至 1μA 以下。

　　LED 电流的热降额

　　当存在任何大电流负载时，对于保护昂贵的大电流 LED 和避免发生遍及整个系统的损坏而言，正确的热管理是极为重要的。针对高和低控制电流，LT3743 采用 CTRL_T 引脚来减小负载中的有效已调电流。当 CTRL_T 引脚电压低于 CTRL_L 或 CTRL_H 引脚上的控制电压时，已调电流将被减小。温度降额采用一个连接在 VREF 引脚和地之间的温度相关电阻分压器来设置。

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