【導讀】高功率LED所需的電流通常采用同步降壓型轉換器驅動器來承受異步轉換器組件需要承受的應力。這就證明同步整流能夠有效地限制轉換開關過程中高電流引發(fā)的功率損耗及升溫。本文就來講述通過同步降壓型LED驅動器當成升壓轉換器，從而限制功率損耗的方案設計。
同步整流在高功率升壓型LED驅動器中能夠提供相同的好處，即使對于1A至3ALED也不例外。與降壓型轉換器不同的是，升壓型轉換器的峰值開關電流可能會遠遠高于LED電流，特別是在輸出功率很高和輸入電壓很低的時候。
在很多場合中，同步升壓型LED驅動器不可用于某種特定的應用。對于部分此類情形而言，可以采用一個同步降壓型LED驅動器IC，但其將不充當一個降壓型轉換器，而是起一個升壓模式(boostmode*)LED驅動器的作用。
以LT374440V同步降壓型LED驅動器為例，其專為驅動用于投影機的高電流LED而設計。該器件具有一個多用途的浮動VEE輸出，因而允許其在高電流降壓應用以及把高電流LED的正極連接至地以滿足散熱要求的正至負(降壓-升壓型)拓撲中使用。正是這種浮動VEE特性使得我們能夠將這款原本是為降壓應用而設計的器件實際上用作一個同步升壓模式LED驅動器。
LT3744升壓模式LED驅動器
圖1所示的LT3744同步升壓模式LED驅動器可采用一個汽車輸入(9V~16V)來調節(jié)一個3A、25V(75W)LED燈串，并提供了98%的效率。即使在這一功率級別下，采用12V輸入時的最大組件溫升僅為45°C，如圖2所示。該IC可實現(xiàn)簡易的10:1模擬調光和100:1PWM調光實施方案(在120Hz和采用接地參考輸入信號時)，即使LED燈串和PWM調光MOSFET均未連接至GND也不例外。
圖1：升壓模式9V~16V輸入至25V、3ALED驅動器(效率達98%)
雖然5mΩ檢測電阻器在該應用中設定了一個10A的峰值開關電流，但該解決方案也可更改為采用一個6V輸入和一個15A峰值開關電流來運作;使用了一個數(shù)值合適的電感器和一個降低的欠壓閉鎖。
LT3744上的負VEE電源軌能夠達到−21V。LT3744通過處理接地參考輸入控制信號的電平移位簡化了設計。一個簡單的接地參考PWM輸入信號被電平移位至PWMOUT，因此不需要采用額外的電平移位電路來控制PWMMOSFET。同樣，LED電流設定檢測電阻器可直接連接至負VEE電源軌，一直到低至−21V。
經過電平移位的GND和VEE
LT3744LED驅動器的電平移位、正至負轉換特性是專為支持高電流接地正極LED驅動器而設計的。盡管如此，相同的特性亦可用于將LED燈串連接在VIN和一個負VEE電位之間的升壓模式應用。由于LED檢測電阻器和PWM調光MOSFET均安放于LED燈串的底部，因此來自接地參考PWM輸入的電平移位PWMOUT信號產生了一種看起來并不比傳統(tǒng)升壓PWM調光設置復雜的拓撲。輸入側看似一個簡單的LED驅動器，而且不管負VEE處在什么位置，CTRL模擬調光、SYNC輸入和使能輸入均參考于信號GND。
LT3744的VEE可一直降到低至−21V。對于25VVLED應用，開路LED過壓保護設定在約26.5V。對于25VVLED升壓模式應用而言，在考慮到一定的開路LED過沖的情況下，這將在負VEE變至超過−21V限值之前把VIN最小值限制在6V左右。為了能在最低6V的輸入條件下運作，圖1中的解決方案需要一個較低的欠壓閉鎖和一個能夠容納15A峰值開關電流限值的檢測電阻器和電感器。對于較低VLED燈串(在任何電流水平)，只需進行一些簡單的調整即可把最小輸入電壓降至4VVIN。
關于升壓模式的更多信息
升壓模式轉換器擁有許多與傳統(tǒng)升壓型穩(wěn)壓器相同的特性。，除了與眾不同的拓撲連接和高端開關S1(而不是低端開關)的主控制之外，這款升壓模式轉換器具有與傳統(tǒng)升壓型轉換器相同的占空比、紋波電流和電壓應力。如果不需要同步整流，則可把一個異步降壓型穩(wěn)壓器用作升壓模式驅動器，并像在傳統(tǒng)升壓型穩(wěn)壓器中那樣用一個典型的箝位二極管D1來替代S2。
圖2：升壓模式電流紋波、占空比和電壓應力與傳統(tǒng)升壓型穩(wěn)壓器相同
圖3中的增益–相位博德圖表示：甚至連升壓模式轉換器的控制環(huán)路的作用都類似于一個傳統(tǒng)的升壓型穩(wěn)壓器。當交叉頻率為10kHz、相位余量為60°和增益裕度為−15dB時，圖1所示的LED驅動器能夠保持穩(wěn)定和可靠。
結語
同步整流是一種通常被要求用來限制高功率LED驅動器中的功率損耗之特性。如本文所述，可把一個同步降壓型LED驅動器用作升壓模式轉換器，從而利用該特性在高性能降壓型穩(wěn)壓器IC中的廣泛可用性。特別地，LT3744同步降壓型LED驅動器可被用作一個高效率9V~16V輸入、25VLED3A升壓模式LED驅動器，對于75W轉換器可實現(xiàn)98%的效率。該器件擁有根據(jù)需要來對控制信號進行電平移位(從SGND至–VEE)的獨特能力，因而使得能夠造就一種所需組件并不比傳統(tǒng)升壓轉換器多的浮動升壓模式拓撲。
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