基于20A LED驱动器的满标度电流检测应用

作者：电源产品部设计工程组负责人 Josh Caldwell，电源产品部应用工程师 Walker Bai
快速发展的 LED 照明应用正在取代几乎所有传统形式的照明应用。随着这种转型的加速，LED 驱动器的功率需求也提高了，如果不牺牲效率，那么电流越大，保持电流检测准确度就越难。LED 驱动器必须保持电流检测准确度，同时快速向多个独立的 LED 负载提供电流，并能够并联连接和准确均流。

杨帆

2019-7-22 16:13:08

有些高功率 LED 具有独特的机械和电气考虑，其正极电连接至导热的后饰片。在采用降压稳压器配置的传统 LED 驱动器中，热管理是通过冷却底盘来实现的，至后饰片的正极连接线会产生一个机电设计难题。后饰片必须具有至散热器的良好导热性，但也必须与之保持电隔离 (如果后饰片上的电压与底盘不同)。由于 LED 制造商改变生产工艺或封装是很困难的，因此 LED 驱动器本身必须迎接该设计挑战。
一种选项是使用四开关正降压-升压型 LED 驱动器，但是额外的开关 MOSFET 增加了系统复杂性和成本。负输出降压-升压型拓扑仅采用一组开关功率 MOSFET，且允许正极与散热器直接 (电) 连接，从而免除了在散热器上增设电隔离器的需要，并简化了系统的机械设计。

李欣政

2019-7-22 16:13:12

为了满足高性能要求，LT3744 可配置为同步降压型或负输出降压-升压型控制器，以超过 20A 的连续电流驱动 LED 负载。LT3744 的电源输入可以接受 3.3V 至 36V 电压。作为降压型转换器使用时，该器件在 0V 直至电源电压范围内调节 LED 电流。作为负输出降压-升压型转换器使用时，LT3744 可在 0V 直至 -20V 的输出电压范围内准确地调节 LED 电流。
在满标度范围内，模拟电流调节准确度为 3%，甚至在 1/20 标度时，准确度也好于 ±30%。LT3744 有 3 个独立的模拟和数字控制输入以及 3 个补偿及栅极驱动输出，适合多种 LED 配置。通过分离电感器电流检测和 LED 电流检测，LT3744 可配置为降压型或负输出降压-升压型控制器。为了便于系统设计，所有输入信号都以电路板地 (SGND，信号地) 为基准，从而无需复杂的分立式电平转换器。
在负输出降压-升压型配置中，LED 的总体正向电压可以高于输入电源电压，从而允许用低压电源驱动高压 LED 串。当出于 PCB 功率密度考虑，需要分散组件功耗时，LT3744 还可以方便地并联，以驱动很大的 LED 脉冲负载电流或 DC 负载电流。

赵竞

2019-7-22 16:13:19

高准确度电流检测

LT3744 采用一个高准确度电流调节误差放大器，可实现总电流控制范围的 1/20 之准确模拟调光。在总体数字 PWM 调光范围有限的应用中，或者在需要非常大的调光范围的应用中，这个特点至关重要。例如，在 100Hz PWM 调光频率和 1MHz 开关频率时，LT3744 能够实现 1250:1 PWM 调光，还可以与 20:1 模拟调光相结合，以使总体调光范围扩大到 25000:1。
图 1 显示了当模拟控制输入为 0V 时，随温度变化 LT3744 失调电压的生产一致性，在这里，典型器件数量为 380 个。凭借误差放大器的低失调，控制环路在 1/20 标度模拟调光时，能够实现 ±10% 的典型准确度。图 2 显示了当控制输入等于 1.5V 时，稳定电压在多个LED 电流检测引脚上的分布。满标度范围的准确度好于 ±3%，这相当于在 60mV 满标度调节电压时准确度为 ±1.8mV。

图 1：VCTRL = 0V 时，LT3744 中的 LED 电流调节放大器之典型失调电压为 ±300µV
NUMBER OF UNITS：器件数量
380 TYPICAL UNITS：典型情况为 380 个器件
REGULATED VLED_ISP – VLED_ISN VOLTAGE：稳定的 VLED_ISP – VLED_ISN 电压

图 2：在满标度电流和 VCTRL = 1.5V 时，LED 电流调节环路的典型准确度为 ±1.7%。

刘凤英

2019-7-22 16:13:39

无闪烁性能

衡量 LED 驱动器性能的最重要指标之一是 LED 电流在 PWM 调光时的恢复速度。在 PWM 接通信号上升沿之后的头几个开关周期中，驱动器的表现对最终产品的质量有很大影响。LT3744 采用专有 PWM、补偿和时钟同步技术，提供无闪烁性能，甚至在驱动 LED 至 20A 电流时也是如此。
图 3 显示了用 12V 电源向红光 LED 提供 20A 电流时，在 5 分钟时间内 LED 电流的恢复情况。开关频率为 550kHz，电感器为 1µH，PWM 调光频率为 100Hz，接通时间为 10µs(1000:1 调光比)。图中显示了大约 3 万个调光周期，在开关波形中无抖动，每个恢复开关周期都是相同的。

图 3：LT3744 提供无闪烁 LED 调光
10V/DIV：每格 10V
5-MINUTE PERSISTENCE：持续 5 分钟

郑雅颖

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杨帆

李欣政

赵竞

刘凤英

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