基于LT3598多通道LED集成驱动应用电路的设计

　　3 　输出电容的选择

　　在输出端应用低等效串联电阻( ESR) 值的陶瓷电容,以尽量减少输出纹波电压。就LT3598 应用电路来说,一个417～10μF 的输出电容就可以满足大多数高输出电流的设计要求。

　　4 　整流二极管的选择

　　选择高频整流二极管,需要从以下几个方面加以考虑。第一,正向压降要低;第二,开关速度要快,因此肖特基二极管是最好的选择;第三,整流二极管的平均额定电流必须大于应用场合的总的平均输出电流;第四,整流二极管的反向击穿电压必须高于最大输出电压。

　　5 　优化开关频率

　　选择最佳的开关频率取决于几个因素:第一,虽然减小高频电感,可以得到更高的开关频率,但开关损耗也随之增大,因而效率略有降低;第二,有些应用场合,如果电力供应不足,要带动大量的LED ,就需要很高的占空比,必要时还得降低开关频率,因为低的开关频率,不仅可以获得更高的占空比,而且可以让高占空比维持更长的时间, 这样才能驱动更多的LED。

　　LT3598 本身就具有升压型DC2DC 转换器的功能,其正常工作高频开关频率设置在200kHz ～215MHz 之间,就可以很好地工作。用其RT 引脚外接到地电阻的阻值来调控频高频开关频率的大小。本实例中RT 外接电阻R9 阻值为5111kΩ ,DC2DC 转换器工作的开关频率为1MHz。RT 引脚不能悬空。图2给出了开关频率与RT 外接电阻的关系曲线。

图2 　开关频率和RT外接电阻关系图

　　LT3598 亦可采用外同步的方式工作,若SYNC 引脚外接同步信号,此信号频率必须略高于DC2DC 转换器工作的开关频率,一般在240kHz～3MHz 之间,占空比在20 %～80 %之间,幅度在014～115V 之间为宜。此时, RT 外接电阻控制开关频率应低于外接SYNC 同步脉冲频率20 %。该SYNC 引脚不能空置,不用时必须接地。

　　6 　过压保护

　　LT3598 应用电路的最大输出电压,可用如下公式求得:

　　通过设置外接电阻R1 的R2 的阻值大小就可以确定最大输出电压,要求输出电压应略高于LED 串正常工作电压。当LED 工作电压超过设定的Vout (max)时,过压保护电路就启动,以便DC2DC 转换器降低输出电压。

　　7 　设置最大LED 电流

　　根据实际应用需要,通过设置Iset 引脚外接电阻R4 的阻值大小(选取阻值范围为10～100kΩ 可满足此驱动电路正常工作) ,就可以设定流过LED 串的电流大小,实验测得流过LED 串电流大小估算公式为:

　　,其中ILED表示流过LED 串电流大小,本实例中R4 为1417kΩ ,故最大电流为20mA。

　　设定ILED 越大,则LT3598 本身功耗就越高,若ILED = 30mA ,PWM 调光占空比为100 % ,此时LT3598内部功耗至少在144mW以上。

　　8 　热保护电路的设计

　　对于一个有6 个线性电流源的单一升压转换器,对6 串LED 供电,任何LED 串的电压不匹配都将造成功率的额外耗散,引起驱动电路过度发热。并且,环境温度升高,也会导致IC 温度升高。因此,电路设计需要考虑发热因素的影响。

　　热回路的运行过程很简单,当环境温度升高时,驱动IC 内部结温也随着升高。一旦温升达到了设定的最大结温,LT3598 开始线性地降低LED 电流,并根据需要,尽量保持在这个温度水平。如果环境温度越过设定的最大结温后继续升高,LED 电流将减小到大约全部LED 电流的5 %。因此,电路设计要考虑到具体使用环境,避免环境温升过高而影响电路正常工作。如图1 所示,在IC 的Tset 引脚接一个电阻分压网络R8 和R5 ,适当选择R8 和R5 的比值,就可确定需要设定的最大结温值。在实践应用中,根据R8 和R5 的比值与实测温度,得出了几组常用的数据,如表1 所示。

表1 　Tset 结温和外接电阻分压网络阻值关系表

　　更为直观的方法是,通过改变Tset 引脚外接电阻分压网络的比值大小,从而设定该引脚电压值,也就决定了需要设定的最大结温值。通过实验得到结温和Tset 引脚电压值的关系如图3 所示,由图3 可以得出结论,随着该引脚电压VTset 的升高, IC 能忍受的正常工作的最大结温也跟着线性地升高。

图3 　结温和Tset 引脚电压值的关系图

　　9 　实际应用电路

　　典型的实际应用电路如图4 所示,总共6 串,每串10 个LED ,设计每串最大正常工作电流为20mA ,电源采用IC 自带的升压型DC2DC 转换电路,升压电感L1 ,内置功率开关管,肖特基整流二极管D7 ,设计高频开关频率为1MHz。设计LED 串最大供电电压为41V ,在此范围内的电压,都可让电路正常工作,否则,过压保护电路启动,以便让LED 供电电压恢复正常。用幅值为313V、上升沿和下降沿均为10ns、频率为1kHz 的PWM调光脉冲,可实现3 000∶1的PWM 真彩调光范围,并且在调光过程中,LED 串的最大电流一直稳定在20mA ,改变的只是PWM调光脉冲的占空比,亦即意味着改变了LED 串的平均电流,从而达到LED 调光的目的。任何不用的LED 串不能空着,应接入Vout ,内部故障检测环路忽略该串,也不会影响其他串的开路LED 检测。