電源斬波調(diào)光控制boost LED驅(qū)動器保持小浪涌電流

圖2所示為LED驅(qū)動器應(yīng)用電路原理圖。為了實現(xiàn)單向電源輸入，在輸入端提供一個橋式整流器。橋式整流器采用兩個二極管、雙MOSFET (N溝道)配置，減小輸入橋上的壓降和功耗。二極管D3和D4沒有采用P溝道MOSFET代替，因為這種配置會造成輸入電容在PWM關(guān)閉(電源關(guān)閉)期間放電，從而產(chǎn)生較大的浪涌電流。由L3、C4、L4、C6、C7和C8組成的輸入濾波器將輸入電流中的開關(guān)頻率分量限制到最低值。PWM調(diào)光期間，利用電解電容進行輸入和輸出濾波，避免任何可聞噪聲——大陶瓷電容的一個缺點。

Boost LED驅(qū)動器工作在250kHz連續(xù)傳導(dǎo)模式，選擇30%的電流峰峰值作為電感紋波電流。減小電感電流紋波可提高效率、減小噪聲，并穩(wěn)定電流控制環(huán)路，但也隨之降低了系統(tǒng)帶寬，因為右半平面零點頻率降低了。對于常規(guī)LED驅(qū)動器，降低帶寬會影響PWM調(diào)光。MAX16834采用特殊的反饋拓撲，有效解決了這一問題，所以具有同類產(chǎn)品最佳的PWM調(diào)光響應(yīng)，不會影響穩(wěn)定性。

Boost轉(zhuǎn)換器輸出(也就是LED+節(jié)點)，以驅(qū)動器地為參考，連接至LED串的陽極。LED陰極通過調(diào)光MOSFET Q4及LED電流檢測電阻R9連接至地。Q4在PWM調(diào)光期間打開、關(guān)閉。R9為MAX16834提供LED電流信息，通過控制boost轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)LED電流。

欠壓鎖定(UVLO)
電源電壓(VIN節(jié)點)高于21V時，LED驅(qū)動器打開。這確保優(yōu)化于最小電源輸入的轉(zhuǎn)換器在輸入電壓穩(wěn)定之前不會啟動。濾波電容C16濾除造成UVLO意外觸發(fā)的噪聲尖峰。

斜率補償
由于該驅(qū)動器使用的boost轉(zhuǎn)換器工作在CMM模式，占空比高于50%，內(nèi)部電感電流控制環(huán)路會不穩(wěn)定，引起次級諧波振蕩，必須采用斜率補償。SC引腳和地之間的電容C15為電流檢測波形增加了必要的斜率，用于斜率補償。關(guān)于斜率補償電容設(shè)計的詳細信息，請參考MAX16834數(shù)據(jù)資料。

反饋補償
由boost拓撲、CMM工作模式、輸出濾波電容產(chǎn)生的輸出極點、LED動態(tài)阻抗和LED檢流電阻構(gòu)成的電源電路(boost轉(zhuǎn)換器)的傳輸函數(shù)在右半平面有一個零點。COMP引腳和地之間的R5、C13和C7組成的反饋補償網(wǎng)絡(luò)在原點引入極點，在輸出極點頻率處又引入了一個零點和一個高頻極點。

補償零點抵消了輸出極點，將系統(tǒng)增益頻率響應(yīng)特性維持在-20dB/十倍程。系統(tǒng)的總環(huán)路增益應(yīng)在1/5右半平面零點頻率處以-20dB/十倍程的斜率通過0dB，確保系統(tǒng)穩(wěn)定并留出足夠的相位裕量。補償電阻設(shè)置高于補償零點頻率的誤差放大器增益，從而滿足上述穩(wěn)定條件。補償電容C11引入頻率為開關(guān)頻率一半的極點，對高頻分量和噪聲進行衰減。關(guān)于反饋補償設(shè)計的詳細信息，請參考MAX16834數(shù)據(jù)資料。

電源斬波PWM調(diào)光
本設(shè)計中使用電源斬波PWM調(diào)光：減少了一條用于調(diào)光信號的輸入線，在當前的調(diào)光設(shè)計中允許使用電源斬波。常見的直流調(diào)光器電路通過在電源輸入與LED驅(qū)動回路上采用N溝道MOSFET，使其在調(diào)光控制下交替導(dǎo)通和關(guān)閉，達到調(diào)光的目的。該設(shè)計交替切斷同給LED驅(qū)動器的電流，使接地輸入端懸空。

為了在調(diào)光器再次打開時將浪涌電流抑制到可以忽略的水平，LED驅(qū)動器的濾波電容應(yīng)在整個PWM關(guān)斷期間保持其電荷。只要補充少量電荷，即可使電容電壓恢復(fù)到正常水平，不會引起任何浪涌電流。該LED驅(qū)動器在PWM調(diào)光期間快速檢測電源切斷的時間，然后關(guān)閉LED電流。PWM關(guān)斷時，電阻R13和R15對輸入電容放電，DIM引腳變?yōu)榈碗娖?，電路在任何輸入電源方向都工作在相同方式。DIM引腳的低電平通過關(guān)閉調(diào)光MOSFET Q4立即切斷LED電流。