驅(qū)動LED串的DCM升壓轉(zhuǎn)換器簡化分析（2）：實際考慮.doc

《驅(qū)動LED串的DCM升壓轉(zhuǎn)換器簡化分析（2）：實際考慮.doc》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、驅(qū)動LED串的DCM升壓轉(zhuǎn)換器簡化分析（2）：實際考慮　　本文的第1部分專門對驅(qū)動LED串的升壓轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了理論分析。激發(fā)這項研究的是穩(wěn)定汽車應(yīng)用背光驅(qū)動器環(huán)路的需求。由于應(yīng)用了脈寬調(diào)制（PWM）進(jìn)行調(diào)光控制，環(huán)路控制就是一項會影響最終性能的重要設(shè)計考慮因素。第2部分介紹應(yīng)用的方案，并將對比驗證測量的頻率響應(yīng)與理論推導(dǎo)數(shù)值。　　　　LED調(diào)光控制系統(tǒng)電路圖　　高亮度白光LED的模擬調(diào)光會產(chǎn)生色偏。PWM數(shù)字調(diào)光控制是預(yù)防色偏的首選調(diào)光方法，因為發(fā)光強(qiáng)度將是平均流明強(qiáng)度。PWM導(dǎo)通周期期間的LED電流幅值與調(diào)光比為獨立互不影響?！　D1代表的是汽車應(yīng)用LE

2、D調(diào)光控制系統(tǒng)，其在關(guān)閉模式下靜態(tài)電流消耗低于10μA。它采用安森美半導(dǎo)體的NCV887300［1］1MHz非同步升壓控制器，此器件以恒定頻率不連續(xù)峰值電流模式工作。負(fù)載包含一串共10顆的串聯(lián)NichiaNSSW157-AT［2］白光高亮度LED。相應(yīng)的電路板如圖2所示。　　　　圖1：應(yīng)用了NCV887300的LEDPWM調(diào)光控制電路。　　　　圖2：NCV887300LED演示電路板。　　為了方便分析，下面列出了NCV887300控制器的關(guān)鍵參數(shù)：　　-VIN=13.2V時，靜態(tài)電流（Iq）　　設(shè)計目標(biāo)　　在6至18V輸入電壓工作范圍下，此電路在200H

3、zPWM調(diào)光頻率時能支持1000:1的PWM調(diào)光比，使得計算出的最小脈沖寬度為5μs。工作頻率為1MHz的NCV887300能產(chǎn)生最少5個升壓晶體管門脈沖，以維持提供給LED電流的輸出電容電荷。需要不連續(xù)導(dǎo)電模式（DCM）升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來維持穩(wěn)壓，因為在每個門脈沖過后升壓電感能量全部被釋放。連續(xù)導(dǎo)電模式（CCM）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會導(dǎo)致穩(wěn)壓性能較差，且?guī)聿缓弦蟮哪M調(diào)光，因為升壓電感的能量增強(qiáng)慣性要求數(shù)個工作周期?！　≥敵雎╇娏鲹p耗必須減至最低，以幫助維持深度調(diào)光工作期間的輸出電容電荷。漏電流導(dǎo)致LEDPWM關(guān)閉時間期間出現(xiàn)一些輸出電壓放電，反過來產(chǎn)生一些模擬調(diào)

4、光，使PWM恢復(fù)導(dǎo)通時間時補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)顯著誤差。　　-肖特基整流器遭受跟溫度相關(guān)的大漏電流影響。為了將升壓整流器漏電流減至最小，電路中選擇了超快技術(shù)的升壓整流器?！　?陶瓷電容的漏電流比電解電容低得多，是首選的輸出升壓電容?！　?輸出過壓監(jiān)測電路電流消耗必須保持在最低值。利用接地之電阻分壓器網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測電路是不適合的。此電路中選擇了齊納激發(fā)的過壓檢測電路，因為齊納拐點（knee）電壓比電池電壓高得多，而漏電流極低?！　　　‰娐饭ぷ餍畔ⅰ　18阻斷數(shù)字電流，用于PWM數(shù)字調(diào)光控制。當(dāng)PWM指令為有源低電平時，D34將IC的VFB反饋控制電壓鉗位至低于控制器

5、穩(wěn)壓點的值，并阻斷升壓ICGDRVFET門驅(qū)動信號。Q15用作補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)采樣/維持功能，用于深度調(diào)光應(yīng)用。通用在PWM調(diào)光期間斷開補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)連接，反饋補(bǔ)償電容電荷（C31及C32）被維持，而當(dāng)PWM指令變?yōu)橛性锤唠娖綍r快速動態(tài)控制就恢復(fù)?！　14與R48/R49/R51/R52一起用于1.8V邏輯PWM調(diào)光信號的電平轉(zhuǎn)換，U7緩沖PWM信號以驅(qū)動雙向開關(guān)Q15?！　∪绻礄z測到LED開路故障事件，將會導(dǎo)致過壓工作條件。電流感測電阻R29電壓反饋將為0V，就會產(chǎn)生環(huán)路開路輸出過壓條件。電路中選擇了分立無源元件以應(yīng)用過壓保護(hù)功能，在LED系統(tǒng)被從外部關(guān)閉時

6、將輸出漏電流損耗減至最小。D31齊納二極管感測過壓條件，通過將啟用（enable）引腳拉為低電平、中斷升壓開關(guān)工作（D28），引發(fā)控制器IC的軟啟動（D29）。電阻R30為輸出升壓能量存儲電容C22提供放電通道。　　移除跳線J1將關(guān)閉LED鏈，以支持連接至VOUT端子與LED端子之間的外部負(fù)載?！　‰娮鑂44是頻率響應(yīng)分析儀在VFB與FB端子的信號注入點。它的存在不會影響系統(tǒng)環(huán)路響應(yīng)。通過在R44兩端注入頻率響應(yīng)分析儀信號，將可以測量控制輸出（FB/VC端子）、放大器（VC/VFB）及閉環(huán)形式中的開路增益（FB/VFB）響應(yīng)?！　　　ED交流動態(tài)阻抗特

7、性鑒定　　根據(jù)制造商數(shù)據(jù)表中在特定工作條件下測得的特征曲線，可以近似得出LED動態(tài)阻抗。系統(tǒng)具體熱工作條件可能大不相同。第1部分的文章中介紹了系統(tǒng)LED動態(tài)阻抗的系統(tǒng)級方法，這方法對器件進(jìn)行了系統(tǒng)級熱條件下的特性鑒定。就第2部分的文章而言，我們使用頻率響應(yīng)分析儀，在100%PWM占空比的熱穩(wěn)定工作條件下，測量電路內(nèi)的電流感測電阻、PWMFET阻抗及累積串聯(lián)動態(tài)阻抗（見圖3）?！　　　D3：電流感測反饋網(wǎng)絡(luò)的電路內(nèi)小信號響應(yīng)。　　　　閉環(huán)分析　　第1部分的文章中推導(dǎo)出了控制輸出（Vout）表達(dá)式H（s）。功率提供給LED串，但反饋控制項是LED電流感測電阻

8、電壓VRsense（見圖4）。受控系統(tǒng)傳遞函數(shù)H（s）必須根據(jù)等式（1）來調(diào)整。