组合的电压和电流控制环路可简化LED驱动器、高容量电池/超级电容器充电器和最大功率点跟踪太阳能应用

恒定电流 / 恒定电压 (CC-CV) 应用的迅速发展 (尤其是在 LED 照明以及高容量电池和超级电容器充电器领域之中) 给电源设计人员带来了挑战，他们必需及时适应电流和电压控制环路之间日益复杂的相互作用与影响。专为 CC-CV 而特别设计的开关模式转换器可提供一项明显的优势，尤其当电源的功率有限或者其功率在多个争用负载之间进行分配时更是如此。

例如，我们不妨考虑一下从功率受限电源以极短的时间完成一个超级电容器充电的难题。为了保持恒定的输入功率，受控的充电电流必须在输出 (超级电容器) 电压增加时减小。通过无缝地组合一个电流调节环路和两个电压调节环路以控制一个外部 N 沟道电源开关，LT^®3796 解决了功率受限或恒定电流 / 恒定电压调节的问题。该器件三个跨导误差放大器 (它们汇总至补偿引脚 V_C) 的固有线“或”工作特性可确保恰当的环路 (即：最接近稳定状态的那个环路) 居支配地位。

附加的独立型电流检测放大器可针对任意数目的功能进行配置，包括输入电流限制和输入电压调节。

LT3796 的宽 V_IN 范围 (6V 至 100V) 及轨至轨 (0V 至 100V) 输出电流监视和调节使其适用于众多的应用，从太阳能电池充电器到高功率 LED 照明系统等均在其列。固定开关频率、电流模式架构在一个很宽的电源和输出电压范围内实现了稳定的操作。LT3796 采用高压侧电流检测，因而能用于升压型、降压型、降压-升压型或 SEPIC 和反激式拓扑。

具稳健输出短路保护功能的高功率 LED 驱动器

图 1 示出了被配置为一个升压型转换器的 LT3796，其采用宽输入范围驱动一个 34W LED 灯串。LED 电流在低输入电压条件下被降额，以避免外部功率组件出现过热。前端电流检测放大器利用下式将输入电流转换为 CSOUT 引脚上的一个电压信号，由此来监视输入电流：

V_CSOUT = II_N • R_SNS1 • R6 / R5

FB1 引脚上的电阻器网络负责提供 OPENLED 保护，该功能可限制输出电压并防止 ISP 引脚、ISN 引脚和若干外部组件超过其最大额定值。如果某个 LED 发生开路故障或 LED 灯串从高功率驱动器移除，则 FB 恒定电压环路将在接管以后起作用，并将输出调节至 92.5V。另外，/ VMODE标记也被置为有效，以指示发生了 OPENLED 事件。　　

 

LT3796 包含了独立于 LED 电流检测的短路保护功能电路。该短路保护功能可避免产生过大的开关电流，并对功率组件实施保护。将保护门限 (典型值为 375mV) 设计为比默认的 LED 电流检测门限高 50%。

当检测到 LED 过流时，GATE 引脚驱动至 GND 以停止开关操作，TG 引脚被拉至高电平以使 LED 阵列与电源通路断接，而且 / FAULT 引脚被置为有效。增设了肖特基二极管 D2，以避免 PMOS M2 的漏极在通过一根长电缆短路至地时摆动至远低于地电位的电平。内置了辅助 PNP Q1，以进一步限制瞬态短路电流。

如果在 SS 引脚和 V_REF 引脚之间没有电阻器，则转换器进入打嗝模式并周期性地进行重试，如图 2 所示。假如在 V_REF 和 SS 引脚之间布设了一个电阻器 (用以在 LED 短路期间将 SS 引脚保持在高于 0.2V)，则 LT3796 进入锁断模式 (此时 GATE 引脚为低电平，而 TG 引脚为高电平)，如图 3 所示。如需退出锁断模式，则 EN/UVLO 引脚必须从低电平切换至高电平。　　

 

具有高 PWM 调光比的 LED 驱动器

当采用一个输入参考 LED 灯串时，允许 LT3796 充当一个降压模式控制器，如图 4 所示。1MHz 工作频率可实现一个高的 PWM 调光比。OPENLED 调节电压通过 CSP、CSN 和 CSOUT 引脚上的独立电流检测放大器设定为：

1.25V • (R3 / R6) • (R5 / R4 + 1)

在 PWM 关断期间，LT3796 将停用至 V_C 引脚的所有内部负载，并保持充电状态。而且，它还将关断 PMOS 开关 M2，以使 LED 灯串与电源通路断接并阻止输出电容器放电。这些功能的组合极大地改善了 PWM 信号走高时的LED 电流恢复时间。即使对于一个 100Hz PWM 输入信号，这款降压模式 LED 驱动器也能实现 3000:1 的调光比，如图 5 所示。

具 RWIRE 补偿功能的 SEPIC 转换器

配线和电缆中的电压降会引起负载调节误差。此类误差可通过增设远端采样导线来校正，但在某些应用中增设导线并不是可选的方案。作为一种替代方案，LT3796 能够针对配线压降进行相应的调整，而不受负载电流的影响 (前提是寄生配线或电缆阻抗是已知的)。

图 6 示出了一款采用了 R_WIRE 补偿功能的 12V SEPIC 转换器。选择合适的 R_SNSI 以获得受控于 ISP、ISN 引脚的 1A 负载电流限值。电阻器网络 R1–R5 与 LT3796 的集成型电流检测放大器 (图 7 中的 CSAMP) 一起用于调节 OUT 节点电压 (V_OUT)，以根据负载电流进行电压降的补偿。这可确保 V_LOAD 在整个负载范围内保持恒定 (12V)。