基于LT3598多通道LED集成驅動應用電路的設計

　　3 　輸出電容的選擇

　　在輸出端應用低等效串聯電阻( ESR) 值的陶瓷電容,以盡量減少輸出紋波電壓。就LT3598 應用電路來說,一個417～10μF 的輸出電容就可以滿足大多數高輸出電流的設計要求。

　　4 　整流二極管的選擇

　　選擇高頻整流二極管,需要從以下幾個方面加以考慮。第一,正向壓降要低;第二,開關速度要快,因此肖特基二極管是最好的選擇;第三,整流二極管的平均額定電流必須大于應用場合的總的平均輸出電流;第四,整流二極管的反向擊穿電壓必須高于最大輸出電壓。

　　5 　優化開關頻率

　　選擇最佳的開關頻率取決于幾個因素:第一,雖然減小高頻電感,可以得到更高的開關頻率,但開關損耗也隨之增大,因而效率略有降低;第二,有些應用場合,如果電力供應不足,要帶動大量的LED ,就需要很高的占空比,必要時還得降低開關頻率,因為低的開關頻率,不僅可以獲得更高的占空比,而且可以讓高占空比維持更長的時間, 這樣才能驅動更多的LED。

　　LT3598 本身就具有升壓型DC2DC 轉換器的功能,其正常工作高頻開關頻率設置在200kHz ～215MHz 之間,就可以很好地工作。用其RT 引腳外接到地電阻的阻值來調控頻高頻開關頻率的大小。本實例中RT 外接電阻R9 阻值為5111kΩ ,DC2DC 轉換器工作的開關頻率為1MHz。RT 引腳不能懸空。圖2給出了開關頻率與RT 外接電阻的關系曲線。

圖2 　開關頻率和RT外接電阻關系圖

　　LT3598 亦可采用外同步的方式工作,若SYNC 引腳外接同步信號,此信號頻率必須略高于DC2DC 轉換器工作的開關頻率,一般在240kHz～3MHz 之間,占空比在20 %～80 %之間,幅度在014～115V 之間為宜。此時, RT 外接電阻控制開關頻率應低于外接SYNC 同步脈沖頻率20 %。該SYNC 引腳不能空置,不用時必須接地。

　　6 　過壓保護

　　LT3598 應用電路的最大輸出電壓,可用如下公式求得:

　　通過設置外接電阻R1 的R2 的阻值大小就可以確定最大輸出電壓,要求輸出電壓應略高于LED 串正常工作電壓。當LED 工作電壓超過設定的Vout (max)時,過壓保護電路就啟動,以便DC2DC 轉換器降低輸出電壓。

　　7 　設置最大LED 電流

　　根據實際應用需要,通過設置Iset 引腳外接電阻R4 的阻值大小(選取阻值范圍為10～100kΩ 可滿足此驅動電路正常工作) ,就可以設定流過LED 串的電流大小,實驗測得流過LED 串電流大小估算公式為:

　　,其中ILED表示流過LED 串電流大小,本實例中R4 為1417kΩ ,故最大電流為20mA。

　　設定ILED 越大,則LT3598 本身功耗就越高,若ILED = 30mA ,PWM 調光占空比為100 % ,此時LT3598內部功耗至少在144mW以上。

　　8 　熱保護電路的設計

　　對于一個有6 個線性電流源的單一升壓轉換器,對6 串LED 供電,任何LED 串的電壓不匹配都將造成功率的額外耗散,引起驅動電路過度發熱。并且,環境溫度升高,也會導致IC 溫度升高。因此,電路設計需要考慮發熱因素的影響。

　　熱回路的運行過程很簡單,當環境溫度升高時,驅動IC 內部結溫也隨著升高。一旦溫升達到了設定的最大結溫,LT3598 開始線性地降低LED 電流,并根據需要,盡量保持在這個溫度水平。如果環境溫度越過設定的最大結溫后繼續升高,LED 電流將減小到大約全部LED 電流的5 %。因此,電路設計要考慮到具體使用環境,避免環境溫升過高而影響電路正常工作。如圖1 所示,在IC 的Tset 引腳接一個電阻分壓網絡R8 和R5 ,適當選擇R8 和R5 的比值,就可確定需要設定的最大結溫值。在實踐應用中,根據R8 和R5 的比值與實測溫度,得出了幾組常用的數據,如表1 所示。

表1 　Tset 結溫和外接電阻分壓網絡阻值關系表

　　更為直觀的方法是,通過改變Tset 引腳外接電阻分壓網絡的比值大小,從而設定該引腳電壓值,也就決定了需要設定的最大結溫值。通過實驗得到結溫和Tset 引腳電壓值的關系如圖3 所示,由圖3 可以得出結論,隨著該引腳電壓VTset 的升高, IC 能忍受的正常工作的最大結溫也跟著線性地升高。

圖3 　結溫和Tset 引腳電壓值的關系圖

　　9 　實際應用電路

　　典型的實際應用電路如圖4 所示,總共6 串,每串10 個LED ,設計每串最大正常工作電流為20mA ,電源采用IC 自帶的升壓型DC2DC 轉換電路,升壓電感L1 ,內置功率開關管,肖特基整流二極管D7 ,設計高頻開關頻率為1MHz。設計LED 串最大供電電壓為41V ,在此范圍內的電壓,都可讓電路正常工作,否則,過壓保護電路啟動,以便讓LED 供電電壓恢復正常。用幅值為313V、上升沿和下降沿均為10ns、頻率為1kHz 的PWM調光脈沖,可實現3 000∶1的PWM 真彩調光范圍,并且在調光過程中,LED 串的最大電流一直穩定在20mA ,改變的只是PWM調光脈沖的占空比,亦即意味著改變了LED 串的平均電流,從而達到LED 調光的目的。任何不用的LED 串不能空著,應接入Vout ,內部故障檢測環路忽略該串,也不會影響其他串的開路LED 檢測。