基于LT3598多通道LED集成驱动应用电路的设计

LED 以其工作电压低、耗电量小、发光效率高、寿命长等优点,成为目前节能环保灯光照明系统差模电感器的主流应用方案。我们基于LT3598 的拓扑结构,设计了其外围电路,就LT3598 多通道LED 驱动电路的设计要求,合理选取关键元器件,如电感、电容、二极管等,优化设定开关频率,并进行了过压、过流、热保护的设计。最后,通过具体电路实验,证实了此电路的稳定性和可靠性,并进行了模拟调光和PWM调光实验效果对比,说明了各自的优缺点。

　　前言

　　LED 是light emitting diode (发光二极管) 的英文缩写。作为第4 代半导体照明光源,LED 具有工作电压低、耗电量小、发光效率高、寿命长等优点。与传统的白炽灯、荧光灯相比,LED 灯可节电达到90 %以上,它不仅效率高于钨丝灯泡,而且也不像冷阴极荧光管(CCFL) 含有有害化学物质,因此渐渐大受欢迎,成为有助于保护环境的灯光系统解决方案。

　　1 　LT3598 拓扑结构特点

　　LT3598 内部拓扑结构如图1 所示,它采用固定频率、峰值电流模式控制方案,有出色的线路和负载调节能力。其内部6 个电流源提供6 个通道,可驱动6 串LED ,每串多达10 个白光LED ,每串驱动电流可高达30mA ,效率可达90 % ,并且可以保证每串间电流精度在115 %以内,以确保每串LED 亮度一致。内置升压型转换器使用一个自适应反馈环路来调节输出电压至稍微高于所需的LED 电压,以确保最高效率。模压电感器任一LED 串出现了开路,并不影响其正常工作,LT3589 可继续调节现存LED 串并向OPENLED 引脚发出报警信号。

图1 　LT3598 内部拓扑结构方框图

　　2 　选择电感

　　为了保证供电电源的稳定,选择电感有几个问题需要解决:第一,电感量必须足够大,这样才能保证开关管Q1 截止期间,能向负载供应足够的能量。第二,电感必须能承受一定的峰值电流而不至于饱和,甚至损坏;第三,电感的直流电阻值应尽量小,以便电感本身的功率损耗( I2 R) 最小化。此处就LT3598 集成电路来说,用铁氧体磁芯电感就可以获得最佳的效率,其电感值在417～22μH 就可以满足大多数应用场合的需要。

　　3 　输出电容的选择

　　在输出端应用低等效串联电电感生产阻( 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,不仅可以获得贴片电感器更高的占空比,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R插件电感器T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:

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