雙路升壓轉(zhuǎn)換器驅(qū)動白光LED具有1000：1 PWM調(diào)光

筆記本電腦、大屏幕手持式 PDA、儀表板顯示器以及汽車和航空電子車內(nèi)娛樂 LCD 面板均采用高功率白光 LED 燈串照明。與其他背光技術(shù)相比，白光LED是首選，因為它們提供足夠高強度的真正白光供日光觀看，并為夜間使用提供足夠的調(diào)光能力。LED還具有相對較長的使用壽命，并且沒有危險材料。這些 LCD 面板邊緣的 LED 燈串在恒定電流驅(qū)動時可提供均勻的亮度。

LED驅(qū)動器的最大開關(guān)電壓限制了它可以串聯(lián)驅(qū)動的LED數(shù)量。并聯(lián)LED似乎是增加驅(qū)動器IC容量的好方法，但并聯(lián)LED必須在正向電壓下匹配良好;否則，不匹配的LED串會導(dǎo)致電流不均勻，從而導(dǎo)致亮度不均勻。LED可以專門分類（分箱）以匹配特性，但這會增加成本。

更好的解決方案是使用雙通道LED驅(qū)動器來驅(qū)動兩串LED。這節(jié)省了復(fù)制驅(qū)動器IC和輸入電容等元件的空間和成本。每個串都以相同的調(diào)節(jié)恒流驅(qū)動，從而提供均勻的亮度。

具有這些功能的一個 IC 是 LT3486 雙通道 LED 串驅(qū)動器，它具有兩個具有高 PWM 調(diào)光能力的 1.3A 通道，采用小型 5mm × 3mm DFN 封裝。由于兩個通道的電源開關(guān)都包含在IC中，因此電路簡單而小巧。

雙路 LED 串升壓驅(qū)動器

LT?3486 是一款雙通道升壓型 LED 驅(qū)動器。每個通道都有一個高效的低邊 1.3A npn 電源開關(guān)，具有低 V行政長官（星期六） 300mV （在 750mA 開關(guān)電流下）。該 IC 設(shè)計用于在寬輸入電壓范圍內(nèi)驅(qū)動一串 LED。在典型應(yīng)用中，每個 LED 串的總電壓可高達 38V，但如果在 LED 串?dāng)嚅_時使用過壓保護 （OVP） 引腳保護開關(guān)，則總電壓可能限制為 34V。

圖 1 示示了 LT3486 是一款雙通道 LED 串升壓型轉(zhuǎn)換器，可從一個 16V–20V 輸入電壓范圍源以 100mA 電流驅(qū)動總共 4–16 個白光 LED。LED的總電壓不能超過34V。該電路通過單個陶瓷輸入電容器和兩個小型陶瓷輸出電容器保持小巧簡單。在800kHz高開關(guān)頻率下，電感和電容可以很小，同時電路的效率仍然很高，如圖2所示。隨著PWM占空比從100%降低，電路效率略有下降，但在PWM導(dǎo)通時間內(nèi)仍然很高。不僅工作效率高，而且轉(zhuǎn)換器關(guān)斷電流消耗小于1μA （典型值為100nA），只需在IC關(guān)斷時從電池中抽出即可。

圖1.LED 驅(qū)動器使用 4V–16V 輸入驅(qū)動兩串 100 至 34mA 1000mA LED（串中總電壓小于 1V），具有 <>：<> PWM 調(diào)光。

圖2.圖1所示電路的效率與PWM占空比函數(shù)的效率。

1000：1 PWM 調(diào)光和 10：1 亮度控制

如圖 1 所示，可通過一個模擬電壓輸入至 CTRL 引腳或一個數(shù)字 PWM 信號至 PWM 調(diào)光 MOSFET 和 PWM 引腳的柵極來控制 LT3486 上的 LED 亮度。模擬亮度控制通過降低內(nèi)部檢測電阻電壓，將 LED 電流從 100mA 降低到較低的值。雖然這是降低LED亮度的簡單方法，但LED電流控制的精度會降低，并且LED的色度在較低電流下會發(fā)生變化。圖 3 中的圖表顯示了 LT3486 典型 FB 引腳壓降與 CTRL 引腳電壓的函數(shù)關(guān)系。當(dāng)CTRL引腳拉高（高于200.3V）時，1mV FB引腳（和電流檢測電壓）的低精度在全電流下典型值為5%，但隨著CTRL引腳電壓降低到150mV，F(xiàn)B引腳電壓也降至約40mV。低于此 5：1 調(diào)光比時，當(dāng) CTRL 引腳電壓被拉至低于 75mV 時，LED 將關(guān)閉。

圖3.FB 引腳電壓與 CTRL 引腳電壓。

降低LED亮度的另一種方法是數(shù)字PWM調(diào)光。與LED串聯(lián)的PWM MOSFET產(chǎn)生如圖4所示的波形，當(dāng)LED串在100mA恒定電流下進行PWM時。在PWM導(dǎo)通時間內(nèi)，電流為穩(wěn)壓良好的100mA。在PWM關(guān)斷時間內(nèi)，電流為零。由于電流為100mA或零，因此LED顏色得以保留，就好像LED由恒定的100mA電流驅(qū)動一樣。調(diào)光只是平均值而非瞬時電流的函數(shù)。LT3486 中的高級 PWM 功能在將 LED 返回到其編程的 LED 電流方面特別快。其較短的最小調(diào)光導(dǎo)通時間（10μs 導(dǎo)通時間）允許 1000：1 的數(shù)字 PWM 調(diào)光比和 100Hz PWM 頻率 — 速度足夠快，可避免可見閃爍。例如，兩個 LT3486 的組合驅(qū)動高端顯示器中的四個 LED 串 （R-G-G-B） 可提供 1000：1 的調(diào)光，同時即使在非?；璋档囊归g操作期間也能保持顯示器的真彩色。

圖4.PWM 調(diào)光波形。

當(dāng)PWM信號用于亮度控制，但需要小于5：1的調(diào)光范圍，并且LED的色度不是特別重要時，PWM信號可以饋入RC濾波器，如圖6所示。這將 PWM 輸入轉(zhuǎn)換為直接控制 LED 電流的模擬 CTRL 引腳電壓，無需 PWM 調(diào)光 MOSFET。圖5中的16V、5 LED轉(zhuǎn)換器利用這種濾波器可在CTRL引腳上提供高達5：1的模擬調(diào)光范圍，而無需兩個額外的PWM調(diào)光MOSFET。在這種情況下，LT3486 PWM 引腳被連接至 1.25V REF 引腳。

圖5.LED 驅(qū)動器使用 5V 輸入驅(qū)動兩串 25 個 34mA LED（每串總電壓低于 5V），亮度控制為 1：<>。

圖6.通過濾波后的 PWM 信號實現(xiàn) 5：1 亮度控制。

倍增器為 LED 串提供高于 34V 的電壓

GPS導(dǎo)航和車內(nèi)娛樂顯示器在主流消費車輛中越來越受歡迎。使用兩個 LED 驅(qū)動器（每個驅(qū)動器帶有 8 個 LED 燈串）而不是單個 16 個 LED 燈串的優(yōu)點是，最大開關(guān)電壓仍然是單個 8 LED 燈串（34mA 時總燈串電壓小于 100V）。即便如此，LCD面板屏幕尺寸正在超越標準的6英寸和7英寸，需要更多的LED和34V以上的燈串電壓。

圖7中的電路使用電荷泵倍壓器將兩串LED驅(qū)動至高達70V的電壓，同時提供過壓保護并保持在42V最大開關(guān)電壓以下。充電泵肖特基二極管和電容器在一個給定占空比內(nèi)使有效輸出電壓加倍，而 LT3486 LED 驅(qū)動器則繼續(xù)調(diào)節(jié) 100mA 恒定 LED 電流。圖7中的LED在1mA時具有比圖100中更高的正向電壓，導(dǎo)致總串電壓高達40V。如果需要更多LED，在達到過壓保護水平之前，串電壓可以堆疊到70V，但不能超過峰值開關(guān)電流限值。隨著燈串電壓和LED電流的上升，最小輸入電壓也會上升。圖8顯示了隨著占空比增加而下降的典型峰值開關(guān)電流限值。除了峰值電感電流外，倍壓器還增加了額外的電荷泵電容電流。

圖7.LED 驅(qū)動器使用 8V–18V 輸入驅(qū)動兩串 100 個 40mA LED（每串最大 1000V），具有 1：<> PWM 調(diào)光。

圖8.典型峰值開關(guān)電流限值隨著占空比增加到50%以上而下降。

結(jié)論

LT?3486 是一款雙通道 1.3A LED 串驅(qū)動器，具有 1000：1 PWM 調(diào)光能力。其 3% LED 電流精度、低檢測電壓、低關(guān)斷電流、過壓保護和寬輸入電壓范圍使其成為各種應(yīng)用中高功率 LCD 面板的理想選擇，包括汽車顯示器和筆記本電腦。簡單的 5：1 模擬調(diào)光比和更精確的 1000：1 PWM 調(diào)光比為顯示器提供了足夠的亮度控制，適合白天和夜間使用，同時在整個亮度級別上保持其色彩特性。

審核編輯：郭婷