深度剖析:LED調光中FET電路設計及波形分析
發布時間:2015-07-01 責任編輯:sherry
【導讀】為了達到每秒開關數百次或甚至數千次,以開關穩壓器為基礎的LED驅動器,須經過特別的設計考慮。本文專門為大家深度剖析LED調光中FET電路設計及波形分析,有興趣的同學可以來看看。
為了達到每秒開關數百次或甚至數千次,以開關穩壓器為基礎的LED驅動器,須經過特別的設計考慮。針對標準電源供應而設計的穩壓器一般都會設計一根“啟動”或關閉接腳,以便供邏輯PWM信號使用,但連帶的延遲tD則頗長,這是由於矽芯片的設計強調在響應時間內維持低停機電流。然而,專用來驅動LED的開關穩壓器則恰好相反,它可在「啟動」接腳邏輯低時,保持內部控製電路的活動,以將tD減至最低,而當LED被關關時,則會麵臨較大工作電流的困擾。在使用PWM來達成光控製優化時,要把轉上(Slew-up)和轉下(Slew-down)延遲維持在最低,這不單為了獲得最佳的對比度,而且還可減少LED花在由0到目標所需的時間。(在此條件下,並不保證主波長或CCT與目標值相同)在這裏的標準開關穩壓器將設有一個軟啟動,通常也搭配一個軟關閉,而專用的LED驅動器會在其控製之內執行所有工作以減少這些回轉率(Slew Rate)。要降低tSU和tSD,須要同時從矽芯片的設計和開關穩壓器所采用的拓撲著手。
具(ju)備(bei)較(jiao)快(kuai)速(su)回(hui)轉(zhuan)率(lv)的(de)降(jiang)壓(ya)穩(wen)壓(ya)器(qi),比(bi)其(qi)他(ta)所(suo)有(you)的(de)開(kai)關(guan)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)在(zai)兩(liang)個(ge)地(di)方(fang)表(biao)現(xian)更(geng)為(wei)優(you)異(yi),首(shou)先(xian)降(jiang)壓(ya)穩(wen)壓(ya)器(qi)是(shi)唯(wei)一(yi)可(ke)在(zai)控(kong)製(zhi)開(kai)關(guan)啟(qi)動(dong)時(shi),將(jiang)功(gong)率(lv)輸(shu)送(song)到(dao)輸(shu)出(chu)端(duan)的(de)開(kai)關(guan)轉(zhuan)換(huan)器(qi),此(ci)特(te)點(dian)使(shi)得(de)電(dian)壓(ya)模(mo)式(shi)或(huo)電(dian)流(liu)模(mo)式(shi)PWM(這裏不要與PWM調光混淆)的降壓穩壓器之控製回路,比起升壓穩壓器或其他降壓/shengyatuopugengweikuaisu。ciwai,zaikongzhikaiguanqidongqijiandegonglvchuanshunenggouqingyigaiweicizhikongzhi,shiqisudushenzhibizuijiadedianyamoshihuodianliumoshikongzhidehuilugengkuai。qici,jiangyawenyaqidedianganqizaizhenggekaiguanzhouqineidoushilianjiezaishuchuduan,cikequebaoshuchudianliudelianxuxing,yeyiweiwuxushiyongshuchudianrongqi。shaoleshuchudianrongqihou,jiangyawenyaqibiankechengweizhenzhengdegaozukangdianliuyuan,nenggouxunsuzhuanhuanshuchudianya。qiukexing(Cuk)和Zeta轉換器雖可提供連續性輸出電感器,但由於它們的控製回路較慢,效率也較低,因此並非最佳選擇。
PWM比“啟動”接腳更快
即使是一個沒有輸出電容器的純磁滯降壓穩壓器,都不足以應付某些PWM調光係統的要求,這些應用需要較高的PWM調光頻率、gaoduibidudu,yejiushiyaoqiugengkuaisudehuizhuanlvhegengduanzandeyanchishijian。yujixieshijiaobianshihegongyejianyanxitongdapeiyingyongshi,julimouxieyaoqiugaoxingnengdexitong,baokuoyejing(LCD)麵板和投影機的背光照明係統,在某些情況下,PWM調光頻率必須被調高到可聽頻帶以外的25kHz或更高的頻帶,隨著整體的調光周期已縮短至幾微秒內,包括傳導延遲在內,LED電流的上升和下降時間總和必須縮短至奈秒內。

圖分路FET電路和其波形
congyigemeiyoushuchudianrongqidekuaisujiangyawenyaqizheshou,chuxianzaishuchudianliukaiqiheguanbideyanchi,shilaizijichengdianlubenshendechuandaoyanchiheshuchudianganqidewulitexing。ruoyaodadaozhenzhenggaosudePWM調光,兩個延遲都須被略過(By Pass)。要實現這個目標,最佳方法就是采用一個與LED並聯的電源開關(圖3)。當LED關閉時,驅動電流便會分流通過開關,作用就如同一個典型的N 型金屬氧化半導體場效晶體管(N-MOSFET),這時集成電路會繼續運行,而電感器電流也會持續流動。該方法的最大缺點在於LED關閉時,即使期間的輸出電壓下降到與電流感測電壓相同,仍會浪費功率。
利用分路場效應晶體管(FET)來(lai)進(jin)行(xing)調(tiao)光(guang)會(hui)導(dao)致(zhi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)出(chu)現(xian)較(jiao)為(wei)急(ji)劇(ju)的(de)移(yi)位(wei),這(zhe)使(shi)得(de)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)的(de)控(kong)製(zhi)回(hui)路(lu)必(bi)須(xu)作(zuo)出(chu)響(xiang)應(ying),以(yi)嚐(chang)試(shi)維(wei)持(chi)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)的(de)穩(wen)定(ding)。正(zheng)如(ru)同(tong)邏(luo)輯(ji)接(jie)腳(jiao)調(tiao)光(guang)般(ban),控(kong)製(zhi)回(hui)路(lu)愈(yu)快(kuai)表(biao)示(shi)響(xiang)應(ying)愈(yu)好(hao),而(er)采(cai)用(yong)磁(ci)滯(zhi)控(kong)製(zhi)的(de)降(jiang)壓(ya)穩(wen)壓(ya)器(qi)則(ze)可(ke)提(ti)供(gong)最(zui)佳(jia)的(de)回(hui)應(ying)。
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