Введение

LT3478 и LT3478-1 являются монолитными. повышающие DC/DC преобразователи специально разработан для вождения на высоте яркость светодиодов с постоянным током в широком программируемом диапазоне. Они чрезвычайно просты в использовании и включать программируемые функции для оптимизация производительности, надежности, размер и общая стоимость решения. Эти устройства могут работать в повышающем, понижающем режиме буст и понижающе-буст режим Топологии светодиодных драйверов. В зависимости от топологии, они могут обеспечить до 4A тока светодиода, уровень непревзойденный другими монолитными светодиодными драйверами. LT3478 и LT3478-1 идеально подходят для применения светодиодов высокой мощности, в том числе автомобильное и авиационное освещение, и доступны в 16-контактном термическом исполнении. расширенный пакет TSSOP с температура класса E или I рейтинги.

Рис. 1. Автомобильная подсветка TFT LCD, 15 Вт, 6 светодиодов на 700 мА, усилитель светодиодов.

LT3478 и LT3478-1 работают аналогично обычным повышающим преобразователям с режимом тока, но с использованием светодиодов ток (вместо выходного напряжения) как основной источник обратной связи для контур управления. Блок-схема в На рис. 2 показаны основные функции каждой части. Обе части используют высокую сторону Датчик тока светодиода для продления срока службы в режимах buck и buck-boost. LT3478-1 экономит место и стоимость за счет интегрирование токоизмерительного резистора и ограничивает максимальный ток светодиода до 1,05А. LT3478 использует внешний чувствительный резистор, позволяющий программировать максимальный ток светодиода до 4А.

Рис. 2. Блок-схема LT3478 и LT3478-1.

Программирование светодиода Ток для защиты и диммирование

— желаемое решение для освещения отчасти из-за их широкого затемнения диапазон с помощью простого управления током. Например, среды с потенциал для очень низкой внешней освещенности условия, такие как автомобильные приборные панели и кабины самолетов, требуют очень высокий уровень затемнения PWM. LT3478 и LT3478-1 предлагают 3000:1 Диапазон диммирования ШИМ (сохранение цвет) в дополнение к дополнительному 10:1 диапазон аналогового диммирования.

Текущее управление диммированием важная функция, но она так же, как важно избегать перегрузки светодиодов выше их максимального номинального тока. LT3478 и LT3478-1 делают это легко установить максимальный ток и для снижения максимального текущего относительного к температуре.

Максимальный ток светодиода

Блок управления LT3478 и LT3478-1 Максимальный ток светодиода при использовании напряжение на выводе CTRL1, если только устройство настроено на снижение максимальной Ток светодиода в зависимости от температуры (с использованием контакта CTRL2, описанного ниже). Напряжение на выводе CTRL1 может быть установлено с помощью простого резисторного делителя от В _REF (см. рис. 3), от внешнего источника напряжения, либо подключив его непосредственно к контакту V _REF для максимального текущий. На рис. 4 показан ток светодиода. по отношению к напряжению на выводе CTRL1.

Рисунок 3. Программирование максимального тока светодиода.

Рисунок 4. Ток светодиода в зависимости от напряжения CTRL1.

Снижение номинальных характеристик в зависимости от температуры Максимальный ток светодиода

Для обеспечения оптимальной надежности светодиод производители указывают кривые максимально допустимый ток светодиода по сравнению с температура (рис. 5). Если светодиод ток не снижается в зависимости от температуры, можно навсегда повредить светодиод.

Рис. 5. Кривая снижения тока светодиода в зависимости от температуры окружающей среды.

LT3478 и LT3478-1 включают снижение номинальных значений температуры через CTRL2 приколоть. Просто подключите CTRL2 к V _REF . через термозависимый резистор делителя, как показано на рисунке 6. Как температура повышается, напряжение на CTRL2 падает. Когда CTRL2 падает ниже CTRL1, напряжение на CTRL2 принимает закончилась настройка максимального светодиода тока (рис. 7).

Рис. 6. Программирование кривой снижения тока светодиода в зависимости от температуры (R _NTC расположен на печатной плате светодиода).

Рис. 7. Напряжение CTRL1 и CTRL2 в зависимости от температуры. Напряжение на CTRL1 устанавливает максимальный ток светодиода до тех пор, пока напряжение на CTRL2 не упадет ниже напряжения CTRL1. В этот момент (здесь при 25°C) CTRL2 берет на себя управление и снижает максимальный ток до повышения температуры.

Температура, при которой светодиод ток начинает уменьшаться и скорость уменьшения выбирается с помощью выбранная сеть резисторов/значения. Стол 1 перечислены несколько производителей резисторов NTC. Murata Electronics в частности предоставляет онлайн-симулятор для выбора требуемые комбинации резисторов, как показано на рисунке 6, включая каталог с описанием характеристик резистора NTC. На рис. 5 показан пример LT3478-1 запрограммированный ток светодиода падение в зависимости от температуры с помощью вариант C, показанный на рис. 6, с R4 = 19.3k, R _Y = 3,01k и R _NTC = 22k (NCP15XW223J0SRC). Более подробный описание как определить эти значения ручным расчетом указан в LT3478 и LT3478-1 техническая спецификация.

Аналоговое затемнение

Многие светодиодные приложения требуют точная регулировка яркости. ВЕЛ яркость можно уменьшить просто уменьшая запрограммированный ток светодиода, но уменьшая рабочий ток светодиода меняет цвет светодиода. Этот метод известен как аналоговое затемнение и доступно в LT3478 и LT3478-1 за счет уменьшения напряжение на выводе CTRL1 до минимума 0,1 В (диммирование 10:1 от 1 В). Если цвет важна сохранность, тогда ШИМ затемнение — лучший вариант.

ШИМ затемнение

(рис. 8 и 9) дает высокие коэффициенты диммирования без зависимости от тока Изменение цвета светодиода. ШИМ диммирование реализовано в LT3478 и LT3478-1 через вывод PWM. Когда вывод ШИМ имеет активный высокий уровень (T _PWM(ON) ) или низкий, ток светодиода равен максимально или выключено соответственно. Светодиод по времени, а значит и среднее ток, контролируется рабочим циклом контакта ШИМ. Потому что светодиод всегда работает при одном и том же токе (максимум задается CTRL1), и только средний ток изменяется, диммирование достигается без изменения цвета светодиода.

Рис. 8. ШИМ-управление яркостью.

Рис. 9. Осциллограммы ШИМ-диммирования.

ШИМ диммирование не новинка, но возможность достижения высокого ШИМ-диммирования коэффициенты (требующие чрезвычайно низкого ШИМ рабочих циклов) является сложной задачей. LT3478 и LT3478-1 используют запатентованную архитектуру для достижения коэффициентов затемнения PWM превышает 3000:1 при 100 Гц. Приложение схема и осциллограммы, показанные на рисунках 10, 11 и 12, показывают ШИМ коэффициент затемнения, который может фактически превышать 3000:1, если время включения ШИМ уменьшено до всего 3 цикла переключения (T _{ШИМ(ВКЛ)} < 3,3 мкс для f _PWM = 100 Гц).

Рис. 10. Драйвер светодиодов Boost, оптимизированный для высокого коэффициента диммирования ШИМ (3000:1): 15 Вт, 6 светодиодов при 700 мА.

Рисунок 11. Ток светодиода в зависимости от коэффициента ШИМ диммирования для схемы на рисунке 10.

Рисунок 12. Осциллограммы ШИМ-управления яркостью для схемы на рисунке 10.

Упрощенные сигналы на рисунке 10 и рекомендации, перечисленные ниже объясните взаимосвязь между ШИМ рабочий цикл, частота ШИМ, затемнение ШИМ соотношение и ток светодиода. Стратегии для достижения максимально возможного ШИМ диммирование с помощью штыря PWM выпадает отношения:

• Для частоты ШИМ (f _ШИМ ) 100 Гц, PDR 3000 подразумевает ШИМ на время 3,3 мкс.
• Чем ниже частота ШИМ, чем больше ШИМ затемнение коэффициент (для фиксированного ШИМ по времени). Однако существуют пределы того, насколько низкой может быть частота ШИМ. работает с человеческим глазом можно увидеть мерцание ниже примерно 80 Гц.
• Высшее запрограммированное переключение частота (f _OSC ) улучшает PDR но снижает эффективность и увеличивает внутренний нагрев. В генерал, Т _{ШИМ(ВКЛ)МИН} = 3 • 1/f _OSC (приблизительно 3 цикла переключения).
• Токи утечки с выхода конденсатор должен быть минимальным. Оба LT3478 и LT3478-1 отключите все работающие схемы от V _OUT , когда вывод PWM низкий.
• Для еще более широкого диапазона диммирования, ШИМ и аналоговое затемнение функции могут быть объединены, где TDR = PDR • ДОПОГ

где

TDR = общий коэффициент диммирования
PDR = ШИМ коэффициент диммирования
ADR = Аналоговый коэффициент диммирования

PDR 3000:1 и ADR 10:1 (CTRL = 0,1 В) дает TDR 30 000:1.

Открытая защита светодиода

Выходное напряжение имеет программируемую максимум, чтобы не повредить светодиоды из-за разъединения (обрыв светодиод) с последующим повторным подключением. В течение Отключение светодиода, преобразователь может идти разомкнутая петля и управление выходным напряжением настолько высока, что внутренняя мощность переключатель поврежден. Большинство светодиодных драйверов иметь фиксированное максимальное выходное напряжение чтобы сохранить переключатель, но это может быть слишком высоко для переподключенной строки светодиодов. LT3478 и LT3478-1 обеспечить программируемое перенапряжение уровень защиты (OVP) для ограничения выхода напряжение в зависимости от количества серий подключенные светодиоды. Напряжение на выводе OVPSET ограничивает максимальный выходной сигнал. напряжение, заданное:

Максимальное выходное напряжение = OVPSET • 41

Напряжение OVPSET может быть получено от V _REF собственным резисторным делителем или добавив один резистор в делитель используется для определения напряжения CTRL1. ОВПСЕТ уровень программы не должен превышать 1В чтобы напряжение переключателя не превышать 42В.

Надежная работа: ошибка Обнаружение и плавный пуск

Для надежной работы при горячем подключении, при запуске или в обычном режиме эксплуатации, LT3478 и LT3478-1 контролировать параметры системы на предмет любых из следующих неисправностей: V _В < 2,8 В, SHDN < 1,4 В, пусковой ток катушки индуктивности более 6А и/или выходное напряжение выше запрограммированного OVP. На обнаружения любой из этих неисправностей, LT3478 и LT3478-1 останавливают переключение немедленно и штифт плавного пуска разряжается (рис. 13). Когда все неисправности устранены, а вывод SS разряжен как минимум до 0,25 В, внутренний источник питания 12 мкА заряжает SS вывод со скоростью, запрограммированной с помощью внешний конденсатор C _SS . Постепенная рампа до напряжения на выводе SS эквивалентно нарастание предела тока переключения до тех пор, пока СС превосходит V _C напряжение контакта.

Рис. 13. Обнаружение неисправностей LT3478/LT3478-1 и временная диаграмма контактов SS.

Высокая эффективность: отдельный Катушка индуктивности и принадлежности для интегральных схем, Программируемый f _OSC , переключатель 60 мОм

LT3478 и LT3478-1 могут использовать отдельные источники питания для IC и индуктор для оптимизации эффективности и диапазон рабочих циклов переключения. Обнаружение пусковой ток индуктора использует V _S и L контакты независимы от V _IN поставка ИС (рис. 2). Это позволяет V _IN поставляться из самого низкого доступного питания (не менее 2,8 В) в системе для свести к минимуму потери эффективности в мощности сменить драйвер. Затем индуктор может питаться от источника (между 2,8 В и 36 В) лучше подходят для рабочий цикл и требования к мощности светодиодная нагрузка. Частота переключения выключателя питания можно адаптировать к достичь оптимального размера индуктора и производительность, необходимая для система. Переключатель 60 мОм далее повышает эффективность, сохраняя переключатель потери до минимума для высокой нагрузки работа цикла.

Рис. 14. Портативная фотовспышка: одиночный светодиод мощностью 4 Вт с драйвером светодиода в режиме повышения напряжения на 1 А.

Рис. 15. Мощное светодиодное освещение: 24 Вт, 4 светодиода со светодиодным драйвером в режиме повышения напряжения на 1,5 А.

Заключение

LT3478 и LT3478-1 идеально подходят для Светодиод режима повышения, понижения или понижения-увеличения приложения, требующие высокого тока светодиода работа и высокое ШИМ затемнение отношения. Высокий предел пикового тока переключения 4,5 А в сочетании с новым патентом ожидаемая архитектура затемнения PWM позволяют LT3478 и LT3478-1 обеспечивают высокие коэффициенты затемнения ШИМ для Токи светодиодов до 4А.

Автор

Марк Маросек

Марк Маросек (Mark Marosek) — менеджер по проектированию в группе Power Technology компании Analog Devices в Милпитасе, Калифорния.