高壓升壓/LED控制器提供3000：1 PWM調光比

性能、精度、多功能性：LED 及其他

LTC3783 是一款專為恒定電流真彩色 PWM 而優(yōu)化的電流模式升壓型控制器?大功率 LED 的調光。專有技術提供極快、真正的 PWM 負載切換，沒有瞬態(tài)欠壓或過壓問題。3000：1（100Hz 時）的高調光比對于視頻投影儀和 LCD 背光等應用非常重要，可以通過數字方式實現(xiàn)，保持白光和 RGB LED 的色彩完整性。LTC3783 還為額外的 100：1 調光 （總共 300，000：1） 提供了一個模擬輸入。

該多功能器件還可用于升壓、降壓、降壓-升壓、SEPIC或反激式轉換器，以及作為恒流、恒壓穩(wěn)壓器。否 R意義?工作使用 MOSFET 的導通電阻來消除檢流電阻，從而提高效率。LTC3783 的應用包括高電壓 LED 陣列和 LED 背光，以及電信、汽車和工業(yè)控制系統(tǒng)中的穩(wěn)壓器。

LTC3783 采用 3V 至 36V 的輸入電源工作，并在調節(jié)輸出電流的同時提供輸出過壓保護。當使用檢測電阻時，最大輸出電壓僅受外部元件限制。該控制器包括用于功率和 PWM MOSFET 開關的集成驅動器，可變反饋電壓 （0V 至 1.23V） 允許設計人員完全控制負載電流精度與效率的關系。這些特性使該器件對高功率LED照明應用特別有吸引力。一個電阻器設定 20kHz 至 1MHz 的工作頻率，并且為了減少開關噪聲干擾，LTC3783 可同步至一個外部時鐘?？?a target="_blank">編程軟啟動可限制啟動期間的浪涌電流，防止輸入電流尖峰。除了升壓操作（V外> V在），控制器為降壓-升壓或降壓應用提供交替的恒流、恒壓工作模式。在這些情況下，可實現(xiàn)的PWM調光比通常較低。

一種新穎、簡單、高效的PWM調光方案

為什么選擇PWM？

LED的亮度是流過它的電流的函數。模擬調光只是減少流過LED的直流電流，而數字調光或PWM調光會改變原本恒定的LED電流的占空比，從而改變有效平均電流。模擬調光的問題在于LED的色度也隨電流而變化。PWM調光避免了這個問題，因為導通電流是恒定的，允許光強度（即平均電流）在不發(fā)生色偏的情況下變化。

輸入真彩色 PWM

簡化的傳統(tǒng)電流源升壓控制器如圖1所示，其中IOUT是調節(jié)的電流源。當輸出負載通過SW2被PWMIN突然斷開時，反饋回路不能即時調節(jié)由ITH（循環(huán)到循環(huán)電流閾值）控制的電感器電流IL。因此，VOUT由于被饋送到COUT中的過量電流而上升，導致輸出過電壓條件，同時誤差放大器將其ITH補償電容器CITH降低到適當的零電流電平。當負載重新連接時，由于補償電容器被調高以匹配輸出電流需求，VOUT被負載電流拉低。根據應用程序（補償、負載參數和組件值）相對于PWMIN導通時間的具體情況，負載電流通常會過沖或下沖，從而導致光強度變化時的顏色偏移。

圖1.簡化的傳統(tǒng)升壓轉換器，具有PWM調光功能。

LTC3783 中實現(xiàn)的真彩色 PWM 調光在圖 2 中以簡化形式表示。當PWMIN變?yōu)榈碗娖綍r，輸出負載斷開（SW2），同時禁用開關（SW1），補償電容C伊特已斷開連接 （SW3）。在 PWMIN 低電平下禁用 SW1 開關可防止 V外發(fā)生過壓情況，并斷開C伊特保持適當的穩(wěn)態(tài) I千價值。當PWMIN再次變高并且負載重新連接時，V外和 V伊特已經達到各自的滿載值，負載電流幾乎可以瞬間恢復。

圖2.具有真彩色PWM調光功能的簡化升壓轉換器。

這種新技術允許快速連接和斷開負載。這導致更高的有效PWM調光比，因為對于給定的PWM頻率，調光比受到可以提供的最短脈沖持續(xù)時間（因此，最低占空比）的限制。

應用

升壓型 PWM LED 驅動器

多 LED 系統(tǒng)通常將 LED 串聯(lián)連接，以確保通過每個 LED 的電流相同，而不管每個 LED 的 I-V 特性如何。在此類系統(tǒng)中，累積LED串電壓通常高于系統(tǒng)電源，因此需要升壓轉換器（V外> V在).圖3顯示了這種采用PWM調光的解決方案。

圖3.PWM 調光升壓 LED 應用。

VFBP跨 RL設置 LED 負載電流電平。VFBP已設置（通過 R1和 R2） 至 0.1V，以便在負載電流精度下提高效率。將負載電流檢測電阻電壓設置為0.1V僅允許電阻器功耗為35mW，而430.1V檢測電壓則為23mW。最壞情況 VFB<3mV 的失調也確保了優(yōu)于 3% 的負載電流精度。額外的模擬調光可以通過替換R來實現(xiàn)1和 R2帶電位計或其他可變電壓源。

電阻器 RTFREQ引腳確定柵極開關頻率。所選的 6.04kΩ 值使系統(tǒng)設置為1MHz開關，這允許比標準300kHz開關頻率更高的PWM調光比。如果 LED 在電源運行時斷開，電阻器 R3和 R4設置最大輸出過壓關斷門限，標稱值為 VOV/FB= 1.32V。過壓保護在電流源升壓應用中至關重要，因為當負載開路故障時，電容器和FET漏極電壓很容易超過器件的最大額定值。

由于采用真彩色PWM拓撲和1MHz時鐘速率，該升壓應用電路可實現(xiàn)超過3000：1的PWM調光比。

降壓-升壓型 PWM LED 驅動器

在某些 LED 應用中，所需的 Vin和 Vout重疊，因此需要降壓-升壓或SEPIC功能。圖 4 描述了這樣一個系統(tǒng)。在此設置中，LED 電流返回到 Vin，并且 LED 實際上看到的電壓為 Vout– Vin，允許標稱升壓配置用作降壓-升壓。相比之下，SEPIC配置需要基于2電感或變壓器的解決方案，這會增加復雜性并降低效率。然而，真正的SEPIC還將提供接地負載，這在某些應用中可能是可取的。

圖4.降壓-升壓 LED 應用。

在這種模式下，PWM調光可通過PWM輸入獲得，盡管調光比與升壓配置中的調光比不相上下。缺少PWMOUT控制的負載開關意味著瞬態(tài)響應不能那么快，因為當PWMIN為低電平時，輸出電壓被允許下降，當PWMIN再次變高時需要一些恢復期。

ILIM引腳提供模擬調光，因為ILIM范圍（0.12V

高壓 （130V 過壓保護） 反激式 LED 驅動器

圖130所示的5V應用與圖3類似，但由于升壓比極高，為了降低GATE占空比，增加了一個3：1變壓器，從而不違反器件的最大占空比。

圖5.PWM 調光反激式 LED 應用。

該電路能夠以150mA電流驅動一串LED，總正向電壓可低于130V，此時OV/FB引腳被激活以停止所有開關。這可以防止輸出端出現(xiàn)潛在的過壓情況。

如圖所示，應用電路可以提供500：1的PWM調光比。

其他功能

在上面的130V應用中，由于VFBP>2.5V，LTC3783處于恒流、恒壓操作，這意味著控制回路試圖將負載感應電阻器電壓（VFBP–VFBN）調節(jié)在100mV。這不同于升壓應用的純電壓模式，其中VFBP＝VFBN。此外，在恒流、恒壓模式下，OV/FB引腳變?yōu)榫€性反饋輸入，如果（VFBP–VFBN）<100mV，則將VOV/FB調節(jié)為1.23V。

審核編輯：郭婷