150W多灯串LED驱动器设计

 1.引言

LED多灯串广泛应用于路灯、冲洗灯及其它通用照明产品中。LED多灯串通常通过多通道线性稳流器驱动。线性电路的采用确保了稳流器不会遇到电磁干扰问题。与使用单个LED驱动器来驱动每个LED灯串的方法相比，多通道方法可获得更确保通道间更高的电流精度，更易于探测和报告LED灯串内的故障。线性稳流器由直流电源供电，电源可使用AC/DC转换器或DC/DC转换器。采用远低于LED灯串正向电压的直流电供电时，电源需要配备一个升压转换器。本文介绍了使用一个150W LED驱动器在借助升压转换器和线性稳流器下驱动4个LED灯串的设计原理。设计规格请参见表1。

表1, 设计规格

2.电路概要

图1所示为150W LED驱动器的框图。升压转换器采用一个输入电压范围为18V到24V的LM3430控制器，可输出一种直流环节电压VRAIL从而为LED灯串供电。LED电流的调节需通过LM3464驱动一个四通道线性稳流器来实现。为使效率最大化，需用到动态电压调整功能（DHC）。动态电压调整功能主要LM3464提供到LM3430的反馈信号。LM3430可自动将直流环节电压VRAIL调节到最小，以最大限度地减少功率损耗。由于LED正向电压会在LED接通的瞬间随着温度的升高而缓慢下降（以分钟为单位），因此可在操作期间通过降低直流环节电压VRAIL有效地减少稳流器内的功率损耗，进而提高总效率。

图1推荐的LED驱动器框图


3.线性多灯串LED驱动器

图2所示为LM3464驱动4通道线性稳流器的原理图。每个LED灯串都由直流环节电压VRAIL供电，并同时与相应的线性稳流器（通道从1到4）连接。线性稳流器由一个MOSFET （Q1到Q4）和一个感测电阻器（RSNS1 到 RSNS4）组成。MOSFET受LM3464控制，以使感测电阻器上的压降能够稳定在0.2V，进而调节LED电流。

图2 四通道线性稳流器原理图

LM3464电路中需设计的主要部件为与电压电平VRAIL（nom），VDHC_READY，VLED，和VRAIL（peak） 相关的反馈电阻RFB1，RFB2，和RDHC。图3所示为反馈电阻的启动波形图。启动时，请在接通LM3464之前，首先接通受LM3430控制的升压转换器来将直流环节电压VRAIL 调节至正常水平VRAIL（nom）。在此期间，由于未启动LM3464，所以不存在动态电压调整。当CDHC（连接到接地LM3464 CDHC引脚上的电容器）的电压达到5.55V时，LM3464会将直流环节电压VRAIL 提高到VDHC_READY来接通LED 灯串。随后，动态电压调整功能会被激活，并将直流环节电压VRAIL调节至VLED。此时的最低电压可以导通所有LED 灯串并使效率最大化。因此，VRAIL（nom）和VDHC_READY的设计值需要参考VLED，以便能够产生足够的裕度来应对VLED 的变化。在本文中，由于LED电压为39V，所以可将VRAIL（nom）和VDHC_READY分别设定为30V和42V。最后，当LM3464的OutP引脚对地短路时，VRAIL（peak）为直流环节电压VRAIL的最大值。VRAIL（peak）也可能是升压转换器能够输出的最高直流环节电压VRAIL。因此，升压转换器必须能够输出不超过其输出级部件额定电压的VRAIL（peak）。在本文中，VRAIL（peak）被设定为45V，以便能够使用额定电压为50V的输出电容器。

图3环节电压启动波形图

3.2主要部件的设计

下列步骤详细说明了有关VRAIL（nom），VDHC_READY，VLED，和VRAIL（peak）的主要部件选择，包括RFB1，RFB2，RF1，RF2，和RDHC 。

RFB1 与RFB2:LM3464通过吸收LM3430 VDHC引脚上的电流来提升直流环节电压VRAIL值，直到VLedFB引脚上的电压达到2.5V为止。电压达到2.5V时，直流环节电压VRAIL会达到42V的VDHC_READY。在下列方程式中，反馈电阻RFB1和RFB2分别设定在57.6k和3.65k：

RF1 与 RF2: 当VRAIL（nom） 为30V时，LM3430 的FB引脚上的电压