可驅(qū)動(dòng)大功率 LED、調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池以及為電池充電的60V 輸入降壓型大功率控制器

最好的 LED 驅(qū)動(dòng)器需要精確地調(diào)節(jié) LED 電流以再現(xiàn)逼真的顏色，以及快速調(diào)制實(shí)現(xiàn)強(qiáng)對(duì)比度調(diào)光。同時(shí)還能識(shí)別并能承受短路和開(kāi)路狀態(tài)，監(jiān)視并報(bào)告電流值、不受過(guò)熱的影響、以及在大負(fù)載電流時(shí)能夠保護(hù)弱電源。而一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器需要很多昂貴的放大器、基準(zhǔn)和無(wú)源組件才能完成這些工作。

作為對(duì)比，LT3763 LED 驅(qū)動(dòng)器控制器內(nèi)置了這些功能，從而降低了材料清單成本、節(jié)省了占板空間并提高了可靠性。LT3763 不僅僅是一個(gè)高性能 LED 驅(qū)動(dòng)器。其豐富的特性還簡(jiǎn)化了其他高要求應(yīng)用的設(shè)計(jì)，例如密封鉛酸電池的安全充電、或太陽(yáng)能電池板最大功率點(diǎn)調(diào)節(jié)，或兩者同時(shí)進(jìn)行。即使是輸入電壓高達(dá) 60V，LT3763 也能高效地完成這些任務(wù)。

驅(qū)動(dòng) LED

圖 1 顯示了將 LT3763 配置為大功率 LED 驅(qū)動(dòng)器。CTRL1 引腳的分壓計(jì)允許手動(dòng)調(diào)節(jié)穩(wěn)壓 LED 電流在 0 至 20A。對(duì)于 LED 電流的熱調(diào)節(jié)，LED 附近安裝了一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)的電阻，從 CTRL2 引腳連接至 GND。

圖1: 一個(gè)具有模擬和 PWM 調(diào)光功能的大功率 LED (20A) 驅(qū)動(dòng)器

EN/UVLO 引腳的電阻網(wǎng)絡(luò)可將 LT3763 設(shè)置為在輸入電壓降至低于 10V 時(shí)關(guān)斷。FB 引腳的電阻網(wǎng)絡(luò)定義了開(kāi)路狀態(tài)，當(dāng)輸出達(dá)到 6V 時(shí) (如果出現(xiàn)這種情況)，LT3763 自動(dòng)降低電感器電流以防止過(guò)沖，并拉低 /FAULT 引腳以標(biāo)記該狀況。

LT3763 的設(shè)計(jì)可提供無(wú)閃爍 LED 調(diào)光功能，如圖 2 所示。當(dāng) PWM 為低電平時(shí)，這通過(guò)拉低 PWMOUT 來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而斷開(kāi) LED，同樣地?cái)嚅_(kāi) VC 的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，重新同步內(nèi)部開(kāi)關(guān)時(shí)鐘和 PWM 脈沖。這些措施保證了后續(xù)脈沖的一致性，電感器電流盡可能快速上升以滿足可編程 LED 電流值，這樣，LED 光不會(huì)出現(xiàn)閃爍。

圖2: 圖 1 電路的 PWM 調(diào)光性能

LT3763 可按照?qǐng)D 3 配置為從 48V 輸入中實(shí)現(xiàn) 350W 和 98% 效率。內(nèi)部穩(wěn)壓器為驅(qū)動(dòng)器提供了 TG 和 BG 引腳，每個(gè)引腳都有足夠的功率來(lái)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)外部 NMOS 功率開(kāi)關(guān)。功率更大的應(yīng)用可并聯(lián)兩個(gè) LT3763 來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閮蓚€(gè)控制器之間可平均分配電流。這一配置還說(shuō)明了怎樣采用 SYNC 引腳使并聯(lián)連接的 LT3763 與外部時(shí)鐘同步。

圖3: 350W 白光 LED 驅(qū)動(dòng)電路

LT3763 的高輸出電壓范圍實(shí)現(xiàn)了僅需一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)降壓型轉(zhuǎn)換器即可達(dá)到 35V 輸出。輸出電壓可以高達(dá)比輸入電壓低 1.5V，圖 4 中的配置利用了這一特性從一個(gè) 48V 電源對(duì)三個(gè)串聯(lián)的密封鉛酸電池進(jìn)行充電 (高達(dá) 45V) 。

圖4: 3.3A 電流、6 節(jié)電池 (36V) SLA 電池充電器

電池充電

圖 4 中的電池充電器 (與所有充電器一樣) 必須能夠精確地調(diào)節(jié)電池的額定充電電流 (恒定電流模式)，直到電池電壓達(dá)到其化學(xué)極限。充電器必須維持這一電壓 (恒定電壓模式)，沒(méi)有上沖，直到涓流充電電池吸收的電流變得非常小。完成涓流充電階段后，充電器應(yīng)支持電池電壓降低到一個(gè)寬松的電平范圍內(nèi)，最終穩(wěn)定下來(lái)，并一直保持這一最終電壓電平。

LT3763 中的電流和電壓調(diào)節(jié)環(huán)組合，以及其 LED 故障處理電路使其成為一個(gè)非常完整的電池充電器。只需要一個(gè)額外的晶體管便可以構(gòu)成完整的電池充電系統(tǒng)。

在 FB 引腳的電阻分壓器將充電電壓設(shè)置為 45V。在出現(xiàn)開(kāi)路狀態(tài)時(shí)，當(dāng)電壓達(dá)到 45V， LT3763 自動(dòng)降低電流以防止上沖，如圖 5 所示。

圖5：36V SLA 電池充電周期

隨后，在涓流充電期間，電池吸收的電流隨時(shí)間而逐漸減少。當(dāng)充電電流降低至穩(wěn)壓電流 (C/10 電池規(guī)范) 的 10% 時(shí)，就會(huì)觸發(fā) LT3763 的開(kāi)路故障狀態(tài)。/FAULT 引腳的高至低電平轉(zhuǎn)換功能用于關(guān)斷所加入的晶體管 M3 之柵極，從反饋網(wǎng)絡(luò)中去掉電阻 RFB3。從而降低了設(shè)置的輸出電壓，LT3763 停止開(kāi)關(guān)以容許電池自己穩(wěn)定下來(lái)。當(dāng)組合電壓下降到新設(shè)置值時(shí)，LT3763 再次進(jìn)行開(kāi)關(guān)運(yùn)作，提供必須的持續(xù)電流以無(wú)限地維持輸出電壓。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，/FAULT 引腳轉(zhuǎn)換功能可以用于指示涓流充電開(kāi)始。[!--empirenews.page--]

調(diào)節(jié)太陽(yáng)能電池板

設(shè)計(jì)良好的太陽(yáng)能電池板電源需要電流和電壓調(diào)節(jié)功能的智能結(jié)合。在一個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)換器必須檢測(cè)太陽(yáng)能電池板的電壓，調(diào)節(jié)所吸收的電流，將輸入電壓維持在太陽(yáng)能電池板的最大功率點(diǎn)上。如果吸收的電流過(guò)多，大阻抗太陽(yáng)能電池板的電壓會(huì)突然下降。如果吸收的電流過(guò)少，可用的光能就被大量浪費(fèi)。

在很多通用解決方案中，太陽(yáng)能電池板控制器設(shè)計(jì)人員會(huì)使用放大器來(lái)檢測(cè)輸入電壓，調(diào)整電流控制引腳的電壓。LT3763 在 FBIN 引腳上包括了這一功能。簡(jiǎn)單的將 CTRL1 連接至高電平，至 VREF 的 2V 基準(zhǔn)，從 VIN 至 FBIN 增加一個(gè)電壓分壓器。當(dāng) FBIN 的電壓降低到接近 1.205V 時(shí)，內(nèi)部放大器自動(dòng)凌駕 CTRL1 電壓，降低負(fù)載電流。這調(diào)節(jié)了太陽(yáng)能電池板最大功率點(diǎn)的輸入電壓 (太陽(yáng)能電池板的電壓)。圖 6 顯示了 FBIN 引腳的電阻分壓器，可以進(jìn)行定制以滿足任何太陽(yáng)能電池板的要求。

圖6：具最大功率點(diǎn)調(diào)節(jié)的 70W 太陽(yáng)能收集器實(shí)現(xiàn)了最大功率點(diǎn)穩(wěn)壓

在圖 6 所示的配置中，轉(zhuǎn)換器能夠產(chǎn)生任何電感器電流 (高達(dá) 5A) 以保持太陽(yáng)能電池板電壓在 37V 。輸入電壓反饋通過(guò)在 FBIN 引腳的電壓分壓器，從而調(diào)節(jié)電感器電流，以在任何光照條件下都能實(shí)際地必須保持太陽(yáng)能電池板處于峰值功率。

如圖 7 所示，太陽(yáng)能電池板的電池充電過(guò)程與之前的低阻抗電源充電非常相似。不同之處在于設(shè)計(jì)人員沒(méi)有預(yù)設(shè)穩(wěn)定的電感器電流 (充電電流)，而是通過(guò)反饋環(huán)調(diào)節(jié)輸入電壓來(lái)隨時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。無(wú)論太陽(yáng)能電池板照明如何，輸入功率一直保持最大化，因此，這有效的縮短了充電時(shí)間。

圖7：太陽(yáng)能供電的 SLA 電池充電

由于 LT3763 能夠調(diào)節(jié)輸入電壓和電流，以及輸出電壓和電流，通過(guò) C/10 提供故障標(biāo)志，因此，它很容易應(yīng)用于多種太陽(yáng)能電池板上，對(duì)不同類型的電池進(jìn)行充電。

監(jiān)視電流值

對(duì)于這里介紹的每一種應(yīng)用，LT3763 通過(guò)監(jiān)視輸入和輸出電流值以提供額外功能。IVINP 和 IVINN 引腳上的電壓范圍是 0 至 50mV ，放大增益為 20，最終電壓出現(xiàn)在 IVINMON 引腳上。如圖 8 所示，ISMON 引腳上的電壓與橫跨 SENSE+ 和 SENSE¯ 引腳上放大的電壓相同。

圖8：具 PWM 調(diào)光的 LED 驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用中的電流監(jiān)視輸出

這些信號(hào)對(duì)于要檢查 LED 電流或測(cè)量電壓轉(zhuǎn)換效率的系統(tǒng)非常有幫助。這也有助于估算太陽(yáng)能電池板提供的功率，或者監(jiān)視電池充電的涓流衰減至零。

由于降壓轉(zhuǎn)換器輸入電流的不連續(xù)性，IVINP 和 IVINN 引腳上通常需要一個(gè)低通濾波器，如圖 1 和圖 4 所示。SENSE+ 和 SENSE¯ 引腳上小得多的濾波器也能夠用于濾除高頻噪聲，但不是必須的。即使采用了這些濾波器，監(jiān)視器也足夠快地跟蹤相當(dāng)短的 PWM 脈沖，如圖 8 所示。但是，如果設(shè)計(jì)人員更關(guān)心平均電流值，而不是瞬時(shí)電流值，那么，可以在 ISMON 和 IVINMON 引腳上增加低通濾波器。

總結(jié)

LT3763 是通用降壓型轉(zhuǎn)換器，集成了很多復(fù)雜功能，不僅僅是 LED 驅(qū)動(dòng)器需要這些功能，太陽(yáng)能收集器和電池充電器也需要。PWM 驅(qū)動(dòng)器和電流監(jiān)視器包括了故障探測(cè)、電流限流、輸入和輸出電壓調(diào)節(jié)等功能。由于其高電壓額定范圍，可以利用所有這些特性對(duì)多個(gè)長(zhǎng)串串聯(lián)的 LED 進(jìn)行調(diào)光，或者對(duì)電池堆疊進(jìn)行充電。LT3763 提供 28 引腳 TSSOP 封裝，是一個(gè)緊湊、完整和高效的電源系統(tǒng)。