基于LT3796-1控制器的高可靠性和高性能模拟调光系统的设计

LT3796-1 是一款 DC/DC 控制器,其专为在输出端上调节一个恒定电流或恒定电压而设计,这是驱动 LED 必不可少的要求。该器件独一无二地拥有两个独立的电流检测放大器,而且它的高压侧 PMOS 断接开关驱动器既可以与开关稳压器组合运作 (采用 PWM 引脚),也可以独立运作 (采用 TGEN 引脚)。

这些特点使得 LT3796-1 能够满足某些特殊 LED 应用的需要。例如,在高可靠性照明中,该控制器可被配置为驱动两个并联的 LED 灯串,以便能检测任一灯串中的单个故障 LED (采用另一个灯串为基准)。或者,对于那些要求准确模拟调光的应用,可以对两个电流检测放大器进行扩展以把 LED 电流调节在两个范围:高和低,从而将一个高功率 LED 驱动器的模拟调光能力扩展至 100:1,与采用单个电流控制环路时通常可以获得的调光范围相比改善了 10 倍。

利用故障 LED 检测能力驱动两个相同的并联 LED 灯串

要 想检测灯串中单个出现性能劣化或短路的 LED 是件很棘手的事情,这是因为正向电压会在整个负载、温度和制造容差范围内发生非常大的变化。消除此类变化的一种方法是采用两个并联的匹配灯串,这样一来两 个灯串之间的任何正向电压相对偏差都可以指示某种故障的发生。在这类解决方案中,灯串最初是采用拣选零部件制作的,其挑选的宗旨是实现总正向电压降的匹 配。

由单个输出驱动两个并联灯串的一个潜在问题是,倘若其中的一个灯串变至开路或不导通状态,那么另一个灯串中就可能流过两倍的电流。LT3796-1 中的双电流调节环路可用于避免发生这种电流扰乱的情况。

图 1 示出了怎样在一个升压 LED 驱动器中配置 ISP/ISN 和 CSP/CSN 电流检测放大器。在正常操作中,ISP/ISN 电流环路起主导作用并设定 LED 电流。流过 LED 灯串 1 的电流在 ISMON 上报告。CSP/CSN 电流环路一般负责在 CSOUT 引脚上提供监视,因为它被设定在比 FB2 的调节点低 25%。CSOUT 引脚按下式报告 LED 灯串 2 的电流:

 

基于LT3796-1控制器的高可靠性和高性能模拟调光系统的设计

如果两个灯串呈现不平衡,则报告引脚 ISMON 和 CSOUT 将以电压来显示相对的 LED 电流偏差。通过在外部比较两个模拟信号,可利用一个外部控制器触发故障信号。

 

基于LT3796-1控制器的高可靠性和高性能模拟调光系统的设计

 

图 1:用于成对 LED 灯串的升压 LED 驱动器,其具有针对任一灯串中的故障 LED 之检测和保护功能

图 2 示出了灯串 1 中的一个 LED 短路时的示波器波形。ISP/ISN 电流检测放大器可即时检出过流事件,并将两个 PMOS 开关全部断接。在一个软起动周期之后,ISP/ISN 电流环路开始将 LED 灯串调节在一个新的输出电压,此电压对应于 8 个 LED 的正向电压降。由于新的输出电压不能驱动 9 个 LED,因此 LED 灯串 2 停止传导电流且 CSOUT 报告 0V。同样,假如灯串 2 中的一个 LED 短路,则 CSP/CSN 电流环路接管控制并通过 FB2 引脚将输出电流调节至 625mA,如图 3 所示。LED 灯串 1 此时停止传导电流且 ISMON 报告 0V。

 

基于LT3796-1控制器的高可靠性和高性能模拟调光系统的设计

图 2:将灯串 1 中一个 LED 短路 (针对图 1 所示电路)

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图 3:将灯串 2 中一个 LED 短路 (针对图 1 所示电路)

另外,该转换器还通过高压侧 PMOS 断接开关驱动器引脚 TG 为两个灯串提供了高性能 PWM 调光和稳健的短路保护。位于 ISP/ISN 电流检测放大器内部的内置过流比较器负责保护灯串 1 免遭短路的损坏,而由 D4、Q1 和 R9~R11 形成的电路则用于检测灯串 2 的短路、将 FB1 引脚驱动至高电平和关断PMOS 开关 (M2 和 M3)。

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发布日期:2019年07月14日  所属分类:参考设计