大电流/高速 LED 驱动器给 PWM 调光带来了突破性的改革

相对较低的 450kHz 开关频率允许使用非常小的 1.0uH 电感器。在 25% 纹波电流时，大电流状态和小电流状态的转换时间约为 2us。1mF 的大输出电容器存储了两种不同电流状态下 LED 两端的压降，并在 MOSFET 调光开关接通时，提供瞬时电流。就实现快速 LED 电流转换而言，采用几个并联的低 ESR 电容器是至关重要的。

图 4：0A 至 2A 至 20A 的 LED 电流阶跃

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0A TO 2A TO 20A LED CURRENT STEP：0A 至 2A 至 20A LED 电流阶跃


 
图 5：采用绿光 LED 时，12V、20A PWM 调光的效率

EFFICIENCY：效率
PWM DIMMING DUTY CYCLE：PWM 调光占空比


 
图 6：具限流并联输出的 6V 至 36V 输入、2A LED 驱动器

CONTROL INPUT：控制输入
MAXIMUM：最大值


 

图 7：0A 至 2A 限流并联输出 PWM 调光

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        稳定的大电流和小电流由 VREF 引脚与 CTRL_L 和 CTRL_H 引脚之间的分压器设定。VREF 引脚上的 ±2%、2V 基准还用来向连接到 CTRL_T 引脚的过热减额电路 (参见后面"过热时降低 LED 电流"一节) 提供基准信号。

      

  为了减小可能较大的启动电流，LT3473 运用了一种独特的软起动电路，以节制稳定电流，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值转换的时间，LT3743 对每种电流值都提供了单独的补偿，这样电流控制环路就可以尽快回复到稳定工作状态。图 4 显示了从 0A 至 2A 至 20A 的 LED 电流阶跃。


在宽 PWM 占空比范围内提供高效率

        在便携式 DLP 投影机中，功耗是一个至关重要的设计参数。与目前市场上很多并联型大电流 LED 驱动器不同，LT3743 在很宽的 PWM 占空比范围内具有非常高的效率。通过仅向负载提供功率，而不是将功率分流或给输出电容器充电，常见的传统 PWM 调光驱动器中损失的大多数能量都能节省下来。图 5 显示以 0A 至 20A 的电流在整个占空比范围内驱动一个绿光 LED 和 VIN = 12V 时的效率。

 

图8：具开关型阴极 PWM 调光的 6V 至 30V 输入、20A LED 驱动器

CONTROL INPUT：控制输入
MAXIMUM：最大值
THREE IN PARALLEL：3 个并联

停机和准确启动

       当提供大的负载电流时，正确工作所需的电源欠压闭锁 (UVLO) 迟滞量在很大程度上取决于电路板布局。为了实现最大的灵活性，LT3743 纳入了一个具 5.5uA 电流源的准确启动门限，当 EN/UVLO 引脚电压低于 1.55V 时，该电流源的电流流入该引脚。利用一个接在输入电源和地之间的分压器，可给系统增加任意迟滞量。为了在便携式应用中节能，当 EN/UVLO 引脚电压低于 0.5V 时，LT3743 将彻底停用，且电源电流降至低于 1uA。


过热时降低 LED 电流

       在大电流负载情况下，要保护昂贵的大电流 LED 并防止在整个系统范围内造成损坏，恰当的热量管理是至关重要的。在大和小控制电流情况下，LT3743 都用 CTRL_T 引脚来降低负载中有效的稳定电流。当 CTRL_T 引脚电压低于 CTRL_L 或 CTRL_H 引脚上的控制电压时，稳定电流将减小。过热减额用连接在 VREF 引脚和地之间随温度而变化的电阻分压器来设定。


输出电压保护

       要防止损坏昂贵的投影机 LED， 输出电压保护很重要。LT3743 通过 FB 引脚为输出提供一个稳定电压点。为了简化系统设计，LT3743 采用了一个内部 1V 基准，从而在 FB 引脚电压达到 900mV 时，缓慢降低稳定电流。

强大的栅极驱动器

       

为了提供足够的驱动能力，并降低大电流功率 MOSFET 中的开关损耗，LT3743 采用了非常强大的开关 MOSFET 驱动器。LG 和 HG PMOS 上拉驱动器的导通电阻通常为 2.5Ω。LG 和 HG NMOS 下拉驱动器的导通电阻一般低于 1.3Ω。因为导通电阻非常低，所以两个大电流 MOSFET 可以并联起来，用在超过 20A 的应用中。目前市场上大多数 LED 驱动器都没有为调光 MOSFET 提供足够的栅极驱动能力，因而需要一个额外的外部栅极驱动器。LT3743 在 PWMGL 和 PWMGH 驱动器中集成了这种驱动器，并具有 2Ω 的典型 NMOS 下拉电阻和 3.7Ω 的典型 PMOS 上拉电阻，以驱动任何 5V 调光 MOSFET。

传统的 PWM 调光

        LT3743 适用于任何传统的 PWM 调光方法。同类 LED 驱动器采用的并联型输出调光浪费能量，且在 LED 占空比低于约 50% 时效率不佳。由于 LT3743 有两个稳定电流值，因此当使用分路器时，稳定电流可降至零。这使得即使在低 LED 占空比时，也能提供非常高的效率。

       图 6 显示了一个配置为限流并联输出的 2A LED 驱动器。请注意：CTRL_L 引脚接地，PWMGL 引脚用来驱动并联 MOSFET，而CTRL_SEL 引脚用于调光。由于 CTRL_L 引脚接地，因此当 CTRL_SEL 引脚为低电平时，使用分路器，而且电感器中的电流稳定于 0A。当 CTRL_SEL 引脚为高电平时，并联 MOSFET 关断，且稳定电流由 CTRL_H 引脚上的电压决定。图 7 显示了采用 12V 输入的限流并联型 PWM 调光。