具有集成開(kāi)關(guān)和內(nèi)部PWM調(diào)光功能的LT3922

作者：Keith Szolusha and Kyle Lawrence

LED應(yīng)用的廣度已經(jīng)發(fā)展到涵蓋從普通照明到汽車(chē)、工業(yè)和測(cè)試的所有領(lǐng)域。 設(shè)備、招牌和安全設(shè)備。因此，LED驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)要求范圍已經(jīng)擴(kuò)大。這 最新的 LED 解決方案要求驅(qū)動(dòng)器緊湊、高效、低噪聲，并具有高調(diào)光比和高級(jí)故障 保護(hù)。LT3922 可輕松滿足這些要求。

具有集成開(kāi)關(guān)和內(nèi)部 PWM 調(diào)光功能的 LT3922

LT?3922 具集成式 2A 開(kāi)關(guān)的 36V、同步 LED 驅(qū)動(dòng)器可配置為升壓、降壓或升壓-降壓 LED 驅(qū)動(dòng)器。其 高效率同步和集成電源開(kāi)關(guān)采用纖巧的 4mm ×5mm QFN 封裝。該設(shè)備集成了凌力爾特最 先進(jìn)的開(kāi)關(guān)技術(shù)，將高功率能力濃縮到狹小的空間中，同時(shí)控制邊沿速率并降低 不需要的現(xiàn)場(chǎng)排放。集成的同步開(kāi)關(guān)在受控開(kāi)關(guān)邊沿下運(yùn)行，不振鈴，僅提供 高效率和低噪聲的適當(dāng)平衡，可在高達(dá) 2.5MHz 的頻率下運(yùn)行，從而形成緊湊的解決方案。

拓?fù)溥x擇：升壓、降壓模式、升壓-降壓

LED 串由受控電流驅(qū)動(dòng)，無(wú)需直接接地。發(fā)光二極管和發(fā)光二極管+?，或者任何一個(gè)，都可以連接到非接地電位。這為浮動(dòng)輸出 DC/DC LED 驅(qū)動(dòng)器拓?fù)溟_(kāi)辟了選項(xiàng)領(lǐng)域，包括降壓模式（降壓）和升壓-降壓（升壓和降壓）。LT3922 的高邊 PWMTG 驅(qū)動(dòng)器和同步開(kāi)關(guān)可配置為升壓、降壓模式或升壓-降壓 LED 驅(qū)動(dòng)器，同時(shí)保留所有 IC 特性的使用，即內(nèi)部 PWM 調(diào)光、SSFM、低 EMI、ISMON 輸出電流監(jiān)視器和輸出故障保護(hù)，這些功能從標(biāo)準(zhǔn)升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)延續(xù)至降壓模式和升壓-降壓型。

提高

當(dāng)用作升壓型轉(zhuǎn)換器時(shí)，LT3922 能夠?yàn)楦哌_(dá) 34V 的 LED 供電，從而在低于 40V 的電壓下留出一些裕量用于 LED 開(kāi)路過(guò)沖。 圖1所示的2MHz、4V至28V升壓LED驅(qū)動(dòng)器為330mA的LED串供電，電壓高達(dá)34V。它可以在外部PWM調(diào)光 在 120Hz 至 2000：1 比率下，或者可在內(nèi)部調(diào)光至 128：1 比率，并在 PWM 引腳上使用模擬輸入電壓。

圖1.2MHz 常規(guī)升壓原理圖，120Hz 時(shí)具有 2000：1 PWM 調(diào)光

它可以承受開(kāi)路 LED 和 LED 接地短路，并通過(guò)置位其 FAULT 引腳報(bào)告這些故障。輸出電流可以通過(guò)ISMON引腳進(jìn)行監(jiān)控，即使在PWM調(diào)光期間也是如此。在2MHz開(kāi)關(guān)頻率下，其基波EMI諧波位于AM頻段以上，但其EMI仍然很低。可以添加擴(kuò)頻調(diào)頻（SSFM），以將開(kāi)關(guān)頻率分布在2MHz至2.5MHz之間，并降低基波及其多次諧波處的EMI。2MHz升壓轉(zhuǎn)換器的效率在12V時(shí)仍高達(dá)91%+在由于集成了同步開(kāi)關(guān)。在較低的 V 下在，當(dāng)峰值電感電流達(dá)到其限值時(shí)，輸出電流正常降低，在LED保持亮起時(shí)不閃爍。

麚

當(dāng) LT3922 用于降壓模式拓?fù)鋾r(shí)，輸入電壓可高達(dá) 36V，并且一串 LED 可以高達(dá) 1.5A 的電流驅(qū)動(dòng)， 如圖2所示。高端ISP和ISN電流檢測(cè)輸入以及PWMTG PMOS驅(qū)動(dòng)器可輕松移至 LED，以降壓模式連接到輸入。LED? 直接連接到電感器，而不是接地。驅(qū)動(dòng)兩個(gè)時(shí)，1A 6.5V 時(shí)的 LED，12V 時(shí)的同步降壓模式效率高達(dá) 94%在在 36V V 時(shí)仍高達(dá) 89%在.高 降壓模式轉(zhuǎn)換器的帶寬使其能夠在 100Hz 時(shí)以 1000：1 PWM 調(diào)光比工作。

圖2.400kHz降壓模式LED驅(qū)動(dòng)器，帶1000：1 100Hz PWM調(diào)光亮度控制

升壓降壓

圖 3 中的 LT3922 升壓-降壓拓?fù)渲С忠粋€(gè)輸入電壓范圍，該范圍擴(kuò)展在 LED 串電壓之上和之下。的總和 LED串電壓和輸入電壓必須保持在35V以下，以使ISP和ISN電壓低于40V絕對(duì)最大值。

圖3.2MHz升壓-降壓LED驅(qū)動(dòng)器，具有低輸入和輸出紋波。該解決方案通過(guò) CISPR 25 5 類(lèi)。

這種獲得專利的低 EMI 拓?fù)渚哂猩龎盒偷图y波輸入電感器和降壓模式型低紋波輸出導(dǎo)向型電感器。4V–18V 汽車(chē)輸入或多個(gè)電池化學(xué)輸入（5V、12V 和 19V）升壓-降壓轉(zhuǎn)換器可驅(qū)動(dòng) 3V 至 16V 之間的任何 LED 燈串電壓。

與其他拓?fù)湟粯樱琍WMTG 驅(qū)動(dòng)器簡(jiǎn)化了 PWM 調(diào)光 MOSFET 連接。開(kāi)路和短路保護(hù)不是 在浮動(dòng) LED 拓?fù)渲惺艿綋p害。LED 上的可選二極管?防止發(fā)光二極管?接地短路。

圖3中的2MHz轉(zhuǎn)換器在12V V時(shí)效率為85%（無(wú)EMI濾波器時(shí)為87%）在， 15V V發(fā)光二極管， 330mA I發(fā)光二極管高達(dá) 2000：1 120Hz 時(shí)的 PWM 調(diào)光比。該解決方案符合汽車(chē)日間行車(chē)燈、信號(hào)燈或尾燈 LED 的要求 驅(qū)動(dòng)器，由于其尺寸，多功能性和低EMI。

汽車(chē)照明

LED的很多功能使其成為汽車(chē)照明的理想選擇。LED尾燈和日間行車(chē)燈具有視覺(jué)吸引力。 高效的 LED 大燈堅(jiān)固耐用，使用壽命比相對(duì)容易燒壞的燈絲燈長(zhǎng)幾個(gè)數(shù)量級(jí) 前輩。驅(qū)動(dòng)器體積小、效率高，具有寬輸入和輸出電壓范圍，并應(yīng)具有低EMI。

纖巧型 LT3922 LED 驅(qū)動(dòng)器具有汽車(chē)環(huán)境所需的低 EMI、高效率和故障保護(hù)功能。它可以供電 從汽車(chē) 9V–16V 輸入范圍，在面對(duì)瞬變時(shí)工作至 36V，在低至 3V （冷啟動(dòng)條件下）。其低電磁干擾 靜音開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器架構(gòu)、SSFM 和受控開(kāi)關(guān)邊沿使其成為為低 EMI LED 供電的理想選擇。它的多功能性使其 適用于外部日間行車(chē)燈、信號(hào)燈、尾燈和前照燈段的升壓、降壓和升壓-降壓應(yīng)用 作為內(nèi)部?jī)x表板和平視顯示器，具有高調(diào)光比。內(nèi)置的靈活性和故障保護(hù)減少了所需的數(shù)量 用于防止 LED 燈串短路和開(kāi)路的組件。?

圖4中的400kHz汽車(chē)升壓LED驅(qū)動(dòng)器通過(guò)了CISPR 25 5 Class EMI測(cè)試，如圖5所示，其中顯示了傳導(dǎo)和 LT3922 的輻射 EMI 測(cè)試結(jié)果以及 5 類(lèi) EMI 限值。這是 LT3922 低 EMI 特性組合的結(jié)果， 包括但不限于受控開(kāi)關(guān)邊沿和擴(kuò)頻頻率調(diào)制（SSFM）。當(dāng)然，適當(dāng)?shù)牟季趾?應(yīng)使用少量鐵氧體磁珠濾波（FB1和FB2）以獲得最佳EMI結(jié)果。

圖4.400kHz 汽車(chē)升壓 LED 驅(qū)動(dòng)器，帶低 EMI 濾波器，可選擇 100%、10% 或 1% 內(nèi)部生成的 PWM 調(diào)光。EMI測(cè)試（圖5）表明，該解決方案通過(guò)了CISPR 25 Class 5。

圖5.圖4所示的400kHz LED驅(qū)動(dòng)器的EMI曲線，通過(guò)CISPR 25 5類(lèi)，具有最小的EMI濾波器。如果需要進(jìn)一步降低EMI以滿足特定的制造商EMI要求，則可以在輸入端添加更大的LC濾波器。

內(nèi)置功能，實(shí)現(xiàn)低 EMI

LT3922 包括許多特性，使設(shè)計(jì)人員能夠輕松實(shí)現(xiàn)低 EMI 解決方案。首先，LT3922 集成了 凌力爾特獲得專利的靜音切換器架構(gòu)，其中內(nèi)部同步開(kāi)關(guān)最大限度地減少了熱開(kāi)關(guān)環(huán)路尺寸并可控 切換邊沿不振鈴。

圖 6 示出了 LT3922 的引出腳排列如何能夠在兩個(gè) V 附近放置小型高頻電容器外用于最小化熱回路的引腳 尺寸和電磁干擾。

圖6.雙環(huán)路布局和高頻 0402 分離電容器可產(chǎn)生相對(duì)的小熱回路，有助于降低高頻 EMI。

開(kāi)關(guān)邊沿速率由 LT3922 控制，從而消除了開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器中常見(jiàn)的高頻振鈴，而沒(méi)有這種速率 特征。LT3922 的受控開(kāi)關(guān)邊沿減小了電源開(kāi)關(guān)高頻 EMI，而不會(huì)降低效率和功率 能力。

LT3922 中的 SSFM 以一種 1.6kHz 的速率將電阻器設(shè)置開(kāi)關(guān)頻率從其值的 100% 上下分配至 125%，以實(shí)現(xiàn) 400kHz轉(zhuǎn)換器。這降低了轉(zhuǎn)換器在低頻和高頻下的峰值和平均EMI。該功能易于打開(kāi) 并通過(guò)將 SYNC/SPRD 引腳連接到 INTV 來(lái)關(guān)閉抄送或分別是GND。

內(nèi)部生成的 PWM 調(diào)光

通過(guò) CTRL 引腳上的可調(diào)電壓進(jìn)行模擬調(diào)光一直比更精確的 PWM 調(diào)光更容易實(shí)現(xiàn)。直到 現(xiàn)在，PWM調(diào)光需要一個(gè)外部時(shí)鐘或微信號(hào)，其占空比通過(guò)PWM輸入引腳控制亮度。然而 LT3922 具有一個(gè)內(nèi)部產(chǎn)生的 PWM 調(diào)光信號(hào)，該信號(hào)只需要 PWM 引腳上的一個(gè)外部電壓即可設(shè)置占空比 128：1 PWM 調(diào)光的周期。PWM 周期（例如 122Hz）由 RP 引腳上的單個(gè)電阻設(shè)置。

LED電流精度對(duì)于具有冗余光簇的車(chē)輛至關(guān)重要。出于顯而易見(jiàn)的原因，雙方的亮度必須匹配。 相同制造的LED可以在相同的驅(qū)動(dòng)電流下產(chǎn)生不同的亮度。LT3922 的內(nèi)部調(diào)光功能可以 用于接近或略低于 100% 占空比的亮度調(diào)整，然后設(shè)置為精確的 10：1 或 100：1 比率。這樣可以節(jié)省光線 集群制造商無(wú)需為特殊分類(lèi)的 LED 支付額外費(fèi)用。

當(dāng)需要更高的調(diào)光比時(shí)，LT3922 能夠以常規(guī)方式進(jìn)行外部調(diào)光。高帶寬 400kHz 降壓模式 圖2中的LED驅(qū)動(dòng)器在100Hz時(shí)產(chǎn)生1000：1 PWM調(diào)光比。圖1中的2MHz升壓LED驅(qū)動(dòng)器可實(shí)現(xiàn)2000：1調(diào)光 120Hz時(shí)的比率如圖7a所示。通過(guò)放置122Hz頻率，可以為內(nèi)部生成的PWM調(diào)光設(shè)置相同的電路 RP 引腳上的電阻，并將 PWM 引腳電壓設(shè)置為 1.0V 至 2.0V，以實(shí)現(xiàn)高達(dá) 128：1 的調(diào)光，如圖 7b 所示。The LT3922 在某些應(yīng)用中可設(shè)置為與高達(dá) 5000：1 的外部 PWM 調(diào)光配合運(yùn)行，并且 PWM 調(diào)光可與 LT3922 的 用于超過(guò) 50，000：1 亮度控制的模擬調(diào)光

圖7.（a） 外部生成的 2000：1 或 4000：1 PWM 調(diào)光（圖 1）和 （b） 內(nèi)部生成的 128：1 PWM 調(diào)光（圖 1）。

機(jī)器視覺(jué)

在工業(yè)裝配線應(yīng)用中，機(jī)器視覺(jué)（圖8）使用高速數(shù)字技術(shù)為設(shè)備提供快速視覺(jué)反饋 攝影與數(shù)字圖像處理相結(jié)合。這有助于快速識(shí)別和隔離有缺陷的產(chǎn)品，很少或沒(méi)有人 檢查。用于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的照明必須與裝配線過(guò)程的速度同步，同時(shí) 在無(wú)限期的關(guān)斷時(shí)間內(nèi)保持產(chǎn)生一致光脈沖的能力。

圖8.裝配線系統(tǒng)概述與機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用。

傳統(tǒng)的LED驅(qū)動(dòng)器在PWM輸入信號(hào)保持低電平后無(wú)法保持其輸出電壓 時(shí)間。這是由于輸出電容逐漸放電，使得通用LED驅(qū)動(dòng)器不適合這些類(lèi)型的應(yīng)用。 然而，LT3922 在 PWM 信號(hào)的下降沿期間對(duì)轉(zhuǎn)換器的輸出狀態(tài)進(jìn)行數(shù)字采樣。然后它保持其 通過(guò)在 PWM 關(guān)斷時(shí)間內(nèi)執(zhí)行“維護(hù)開(kāi)關(guān)”，在 LED 處于 由高壓側(cè) PMOS 斷開(kāi)。在頻率高于 100Hz 的標(biāo)準(zhǔn) PWM 調(diào)光期間，最長(zhǎng)關(guān)斷時(shí)間為 10ms 或更短，并且 此時(shí)無(wú)法從輸出端拉出太多漏電流。機(jī)器視覺(jué)和頻閃應(yīng)用之間的關(guān)斷時(shí)間可能很長(zhǎng) 100ms和5s（或更長(zhǎng)），允許數(shù)十到數(shù)百倍的泄漏。

維護(hù)開(kāi)關(guān)可確保輸出電容器維持在 LT3922 的上一個(gè)采樣周期內(nèi)記錄的電壓。這 假設(shè)向IC提供不間斷的輸入電源，轉(zhuǎn)換器狀態(tài)的數(shù)字樣本將無(wú)限期存儲(chǔ)。這允許 LT3922在任何給定關(guān)斷時(shí)間內(nèi)具有一致的輸出電流波形，如圖9所示。

圖9.無(wú)論空閑或停機(jī)時(shí)間如何，相機(jī)閃光燈波形看起來(lái)都一樣。波形在 10ms 后和 1 小時(shí)后顯示脈沖。空閑一小時(shí)后閃光燈看起來(lái)與10毫秒后相同。這些結(jié)果適用于圖1所示電路。

結(jié)論

LT?3922 具內(nèi)部同步 2A 開(kāi)關(guān)的 36V LED 驅(qū)動(dòng)器是一款緊湊的多功能 LED 驅(qū)動(dòng)器。它可以很容易地用于升壓， 降壓和升壓-降壓拓?fù)洹o(wú)論拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如何，其所有功能都可用，包括高 PWM 調(diào)光能力和 內(nèi)部產(chǎn)生的 PWM 調(diào)光。低 EMI 可通過(guò)其靜音切換器布局和 SSFM 輕松實(shí)現(xiàn)。其緊湊且同步 開(kāi)關(guān)即使在高達(dá) 2MHz 的頻率下也能保持高效率。憑借強(qiáng)大的故障保護(hù)功能，該 IC 可輕松滿足以下要求： 汽車(chē)其他要求苛刻的應(yīng)用。

審核編輯：郭婷