基于LT3763控制器的高功率LED照明設計

引言

“高功率 LED” 這一名詞的意義正在快速演化發(fā)展。雖然一個 350mA LED 在幾年之前可能會輕易地被打上 “高功率” 的標簽，但與如今的 20A LED 或 40A 激光二極管相比或許只能算是 “小巫見大巫” 了?，F在，高功率 LED 廣泛應用于 DLP 投影儀、外科手術設備、舞臺照明、汽車照明和其他傳統(tǒng)上由高亮度燈泡提供照明的應用。為滿足此類應用的光輸出要求，人們常常采用高功率 LED 串聯的方法。問題是：多個串聯連接的LED需要一個高電壓LED驅動器電路。而且，那些需要針對 PWM 調光信號實現快速 LED 電流響應的應用還會使 LED 驅動器設計進一步復雜化。LED的產品廣泛的分布于生活中的方方面面，臨近過年，到處懸掛的LED燈條燈帶，五彩繽紛的LED燈珠，讓人眼花繚亂。

LT3763 是一款 60V 同步、降壓型 DC/DC 控制器，專為準確地調節(jié)高達 20A 的 LED 電流和實現快速 PWM調光而設計。它是其早期同類器件 LT3743 的較高電壓版本。該器件可在諸多其他應用中使用，這是得益于其三個附加的調節(jié)環(huán)路：

1） 一個輸出電壓調節(jié)環(huán)路實現了恒定輸出電壓運作。這可用于為電池充電器提供 LED 開路保護或充電終止功能。

2） 第二個電流調節(jié)環(huán)路可用于設定一個輸入電流限值。

3） 一個輸入電壓調節(jié)環(huán)路可用于在太陽能供電型應用中實現最大功率點跟蹤 （MPPT） 功能。

針對效率而優(yōu)化的 48V 輸入至 35V 輸出、10A LED 驅動器

圖 1 示出了一款可采用一個 48V 電源提供 350W 輸出以驅動多達 7 個串聯 LED 的設計方案。在這種高功率等級下，功率耗散是一個重大的問題，因此高效率是至關緊要。效率每提高 1% 將使功率損失減少 3.5W,倘若總體功率損失預算是低于 7W,那么這降幅就相當顯著了。該電路專為在滿負載條件下以 98.2% 的效率運作而優(yōu)化。如圖 2 所示，效率在 LED 電流高于3A 時可達到 98%,并約在 6A 時達到 98.4% 的峰值。

在高電壓條件下，MOSFET 和電感器的開關損耗超過傳導損耗。開關頻率設定為 200kHz 以盡量減少開關損耗，并保持小的解決方案尺寸。當在滿負載運行時，該電路的發(fā)熱點出現于上端 MOSFET,其溫升少于 50°C （對于 MOSFET 而言，這是一個非常良好的范圍）。

具有最快 PWM 調光能力的 36V 輸入至20V 輸出、10A LED 驅動器

對于高功率、高性能照明應用來說，PWM LED 調光是標準的調光方法。在諸如 DLP 投影儀等圖像生成應用中，針對 PWM 信號的快速 LED 電流響應是很重要。圖 3 示出了 LT3763 在一種專為實現快速 LEDPWM 調光而優(yōu)化的應用電路。

LT3763 具備多項創(chuàng)新功能，旨在針對 PWM 信號實現快速 LED 電流響應。對于一個給定的輸入電壓，電感越小則電感器電流斜坡上升的速度就越快，這便轉化為 LED 電流響應速度的提高。當接通一個 PWM調光信號時，該電路僅需幾 μs 就能從零電流達到滿LED 電流。圖 4 示出了此電路在 PWM 調光應用中的性能。效率在滿負載時可達 97%.

太陽能供電型電池充電器

此外，LT3763 還能通過調整其輸出電流來調節(jié)輸入電壓。對于那些必須跟蹤峰值輸入功率的應用 （例如：太陽能供電型電池充電器），這是非常有用。

每塊太陽能板都具有一個最大輸出功率點，其取決于太陽能板的照度、電壓和輸出電流。一般來說，峰值功率可通過把太陽能板電壓保持在一個小范圍之內得以實現，在需要時可減小輸出電流以防止太陽能板電壓超出該范圍。這被稱為最大功率點跟蹤 （MPPT）。

LT3763 的輸入電壓調節(jié)環(huán)路可通過調整輸出電流而將太陽能板電壓保持在最大功率點范圍內。恒定電流、恒定電壓 （CCCV） 操作和 C/10 功能使該器件成為電池充電器應用的合適之選。

結論

LT3763是一款 60V、同步、大電流降壓型LED驅動器控制器，可用于驅動最新的高功率 LED,并在需要的情況下實現快速 PWM 調光響應。LT3763擁有三個附加的電壓和電流調節(jié)環(huán)路以及多個強大的功能，因此其應用范圍并不局限于LED驅動器。
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