【導讀】隨著汽車電子行業的快速發展
，具有寬輸入電壓範圍的高密度LED驅動芯片，被廣泛應用於汽車類照明，包括車外前部和尾部照明、內部照明和顯示屏背光照明。

LED驅動芯片按照調光方式可以分為模擬調光和PWM調光。模擬調光相對簡單

，PWM 調光相對複雜


，但線性調光範圍比模擬調光更大。LED驅動芯片作為一類電源管理芯片，其拓撲主要有Buck 和Boost。Buck電路的輸出電流連續使其輸出電流的紋波更小，要求的輸出電容更小，更有利於實現電路的高功率密度。

圖1 輸出電流 Boost vs Buck

LED驅動芯片常見的控製模式有電流模式 (CM)，COFT（controlled OFF-time）模式， COFT&PCM（peak current mode）模式。TI經典的LED驅動LM3409，TPS92515就是采用COFT控製。相比於電流模式控製，COFT 控製模式不需要環路補償，有利於提高功率密度
，同時具有更快的動態響應。

區別於其他控製模式，COFT控製模式的芯片具有單獨的COFF Pin 腳用於關斷時間的設置。本文基於典型的COFT控製的Buck LED驅動芯片，介紹對COFF的外部電路的配置和注意事項。

COFF的基本配置及注意事項

COFT模式的控製原理是當電感電流達到設置的關斷電流大小時，上管關斷，下管導通。此時關斷時間恒定為t_OFF。當關斷時間達到t_OFF後，上管再次導通。上管關閉後，其將保持恒定時間 (t_OFF) 關閉。t_OFF 由電路外圍的電容 (COFF) 和輸出電壓 (Vo) 來設定。如圖 2 所示。 由於 ILED 受到嚴格的調節
，在變化廣泛的輸入電壓和溫度下， Vo 將保持幾乎恒定，從而產生幾乎恒定的 t_OFF，可以利用Vo 來計算t_OFF。

圖2.  關斷時間控製電路和 t_OFF計算公式

需(xu)要(yao)注(zhu)意(yi)的(de)是(shi)
，當(dang)選(xuan)擇(ze)的(de)調(tiao)光(guang)方(fang)法(fa)或(huo)者(zhe)調(tiao)光(guang)電(dian)路(lu)要(yao)求(qiu)輸(shu)出(chu)短(duan)路(lu)時(shi)
，此(ci)時(shi)會(hui)發(fa)生(sheng)電(dian)路(lu)無(wu)法(fa)正(zheng)常(chang)啟(qi)動(dong)的(de)現(xian)象(xiang)。此(ci)時(shi)電(dian)感(gan)電(dian)流(liu)紋(wen)波(bo)變(bian)大(da)，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)變(bian)得(de)非(fei)常(chang)低(di)，遠(yuan)遠(yuan)小(xiao)於(yu)設(she)定(ding)的(de)電(dian)壓(ya)。當(dang)這(zhe)種(zhong)故(gu)障(zhang)發(fa)生(sheng)時(shi)，電(dian)感(gan)電(dian)流(liu)將(jiang)以(yi)最(zui)大(da)的(de)關(guan)斷(duan)時(shi)間(jian)工(gong)作(zuo)。通(tong)常(chang)芯(xin)片(pian)內(nei)部(bu)設(she)置(zhi)的(de)最(zui)大(da)關(guan)斷(duan)時(shi)間(jian)達(da)到(dao)200us~300us。此時電感電流和輸出電壓貌似進入了一種打嗝模式，無法正常輸出。圖3所示TPS92515-Q1 在負載采用分流電阻器的時候，電感電流和輸出電壓的異常波形。

圖4所示列舉了三種可能引起以上故障的電路。當調光方式采用Shunt FET，負載選擇分流電阻器，負載是LED開關矩陣電路的時候，都可能會使輸出電壓短路

，而導致無法正常啟動。

圖3  TPS92515-Q1電感電流和輸出電壓（ 電阻器負載輸出短路故障）

圖4.  可能引起輸出短路的電路

為了避免這種情況，即使輸出短路的時候，仍需要一路額外的電壓來給COFF進行充電。 VCC/VDD可以用作的並行電源為 COFF 電容充電
，保持穩定的關斷時間
，並保持恒定的波紋。客戶在設計電路的時候可以在VCC/VDD到COFF之間預留一個電阻ROFF2，如圖5所示
，有利於後期調試工作。與此同時，TI芯片的數據手冊通常會根據芯片內部的電路給出具體的ROFF2的計算公式來方便客戶對電阻的選擇。

圖5 SHUNT FET 外接ROFF2的改進電路

以圖3 TPS92515-Q1的短路輸出故障為例，采用圖5的改進方法，在VCC和COFF之間加一個ROFF2 對COFF進行充電。

選擇 ROFF2 分為兩步，第一步是計算輸出采用分流電阻器時所需的關閉時間 (t_OFF-Shunt)
， 其中V_SHUNT 是負載采用分流電阻時的輸出電壓。

第二步是用t_OFF-Shunt 來計算ROFF2,  由VCC經ROFF2對COFF充電

，計算公式如下。

根據計算選擇合適的ROFF2值(50k Ohm)
，在圖3的故障情況下，連接ROFF2 在VCC和COFF之間，此時電路輸出正常。同時需要注意，ROFF2應該比 ROFF1大得多，如果太低， TPS92515-Q1 將會遇到最小的接通時間問題
，這將導致電流增加，並可能損壞芯片設備。

圖6    TPS92515-Q1  電感電流和輸出電壓（加ROFF2 後正常）

參考文獻：

視頻資料：Dimming Methods: Analog Dimming

視頻資料：Dimming Methods: Analog Dimming

TPS92515-Q1 數據手冊：https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps92515-q1.pdf

LM3409-Q1數據手冊：https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm3409-q1.pdf

Dimming Techniques for Switched-Mode LED Drivers  https://www.ti.com/lit/an/snva605/snva605.pdf

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