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150W多串LED驱动器设计

来源:    作者:     发布时间:2015-05-12 14:27:30     点击数:

多串LED线路广泛应用于路灯、洗灯和其他一般照明产品。一般解决驱动多串LED线路的方法是使用多通道线性电流稳压器。使用线性电路的方法后,稳压器就没有产生电磁干扰的问题了。和使用个别LED驱动器驱动每个LED线路的方法比较起来,多通道解决方案可以提供较好的串对串电流準确度,也比较容易检测与发现LED线路的故障。线性电流稳压器是一个直流电源输入装置,可以是一个交流/直流的转换器,或是一个直流/直流的转换器。如果电源是直流电,电压远低于LED线路的顺向电压,我们就会使用到升压转换器。本文将介绍使用升压转换器和线性电流稳压器的4串LED线路、150瓦的LED驱动器。表1所示为其设计的规格。

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电路概述

图1所示为一个150瓦LED驱动器的方块图。由图可看出其为升压转换器使用一个LM3430的控制器,控制器电源来自18~24V的直流系统轨电压(VRAIL),用以供应LED线路。LED电流受到一个4通道线性电流稳压器LM3464调节。动态余量控制(Dynamic Headroom Control, DHC)方法会被执行共模电感器以求工型电感器达到最大的效率。这主要是包含到从LM3464到LM3430的讯号迴授,为了让电力损失最小化,LM3430就会适度地调整系统轨电压到最小值。在LED电源开启时,LED的顺向电压因温度升高而慢慢降低(以分鐘计)并减少运行中的轨电压,这样就能够有效降低电流稳压器的电力损失,也因此提升整体效能。

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线性多串LED驱动器

图2所示为由LM3464执行的四通道线性电流稳压器图解,每个LED线路都是由系统轨电压供电动插件电感器,也连接着它相应的线性电流稳压器(1~4通道)。这是由金氧半场效晶体管(Q1~Q4)和一个感测电阻器(RSNS1到RSNS4)所组成。金氧半场效晶体管由LM3464控制,使得感测电阻器上的跨压因而下降,被调功率电感节到0.2V,从而调节LED电流。

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LM3464电路主要设计的元件是迴授电阻器电路RFB1、RFB2和RDHC,这和VRAIL(nom)的电压準位VDHC_READY、VLED和VRAIL(peak)有关,如图3的启动波形所示。在启动时,LM3430在LM3464之前启动,以执行升压转换器,同时将 VRAIL调节至VRAIL(nom)。在这段期间没有动态余量控制因为LM3464还没启动。其次当CDHC 的电压(一个电容器从LM3464的CDHC引线连接到地面)到达5.55V时,LM3464将VRAIL提高到VDHC_READY,这是一个高到足以开启LED线路的电压。

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之后,动态余量控制就会启动,将VRAIL调节至VLED,能以最小电压开启所有LED线路以获得最大的效率。因此,VRAIL(nom)和VDHC_READY的设计值是参考VLED,足以支援VLED的差异。在本文中,VLED是39V,VRAIL(nom)和VDHC_READY分别被设计成30V和42V。最后,当LM3464的OutP引线连接地面发生短路时,VRAIL(peak)会产生最大值的VRAIL。VRAIL(peak)也可能是最高的VRAIL,让升压转换器能够输出。因此,升压转换器必需能够输出VRAIL(peak),而不超过输出额定电压。在本文中,VRAIL(peak)是设定在45V,所以额定电压是50V的输出电容器都可以使用。

主要元件的设计

下列步骤是主要元件的选择细节,包括RFB1、RFB2、RF1、RF2、 RDHC,也涉及VRAIL(nom) 、电感生产VDHC_READY、VLED、VRAIL(peak)。

RFB1和RFB2:藉由LM3430透过VDHC接脚流入电流,LM3464提高了VRAIL,直到VLedFB接脚的电压到达2.5V时,VRAIL会达到42V的VDHC_READY。迴授电阻器RFB1和RFB2分别被设计成57.6k?和3.65k。

RF1和RF2:当VRAIL(nom)是30V时,从LM3430上FB接脚的电压会被调节至1.25V,而迴授电阻器RF1和RF2分别被设计成1.91k?和44.2k。

RDHC:RDHC的值可以根据VRAIL(peak)来定义,在本文中,VRAIL(peak) 是45伏,RDHC是1.7kΩ。

电流侦测电阻器: 流过感测电阻器的电流,电阻器的跨压时被调节成0.2V。在本文中,LED的电流是1A,所以感测电阻器被设计成0.2Ω(=0.2V/1A)。

升压转换器

图4所示为LM3430所执行的升压转换器图解,以下是选择主要元件细节的说明。

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