土木在线论坛 \ 电气工程 \ 供配电技术 \ 采用LED调光的FET电路设计与波形分析

采用LED调光的FET电路设计与波形分析

发布于:2015-07-09 13:41:09 来自:电气工程/供配电技术 [复制转发]
 为了达到每秒开关数百次或甚至数千次,以开关稳压器为基础的LED驱动器,须经过特别的设计考虑。针对标准电源供应而设计的稳压器一般都会设计一根“启动”或关闭接脚,以便供逻辑PWM信号使用,但连带的延迟tD则颇长,这是由于硅芯片的设计强调在响应时间内维持低停机电流。然而,专用来驱动LED的开关稳压器则恰好相反,它可在「启动」接脚逻辑低时,保持内部控制电路的活动,以将tD减至最低,而当LED被关关时,则会面临较大工作电流的困扰。在使用PWM来达成光控制优化时,要把转上(Slew-up)和转下(Slew-down)延迟维持在最低,这不单为了获得最佳的对比度,而且还可减少LED花在由0到目标所需的时间。(在此条件下,并不保证主波长或CCT与目标值相同)在这里的标准开关稳压器将设有一个软启动,通常也搭配一个软关闭,而专用的LED驱动器会在其控制之内执行所有工作以减少这些回转率(Slew Rate)。要降低tSU和tSD,须要同时从硅芯片的设计和开关稳压器所采用的拓扑着手。

  具备较快速回转率的降压稳压器,比其他所有的开关拓扑结构在两个地方表现更为优异,首先降压稳压器是唯一可在控制开关启动时,将功率输送到输出端的开关转换器,此特点使得电压模式或电流模式PWM(这里不要与PWM调光混淆)的降压稳压器之控制回路,比起升压稳压器或其他降压/升压拓扑更为快速。此外,在控制开关启动期间的功率传输能够轻易改为磁滞控制,使其速度甚至比最佳的电压模式或电流模式控制的回路更快。其次,降压稳压器的电感器在整个开关周期内都是连接在输出端,此可确保输出电流的连续性,也意谓毋须使用输出电容器。少了输出电容器后,降压稳压器便可成为真正的高阻抗电流源,能够迅速转换输出电压。邱克型(Cuk)和Zeta转换器虽可提供连续性输出电感器,但由于它们的控制回路较慢,效率也较低,因此并非最佳选择。

   PWM比“启动”接脚更快

  即使是一个没有输出电容器的纯磁滞降压稳压器,都不足以应付某些PWM调光系统的要求,这些应用需要较高的PWM调光频率、高对比度度,也就是要求更快速的回转率和更短暂的延迟时间。与机械视觉辨识和工业检验系统搭配应用时,举例某些要求高性能的系统,包括液晶(LCD)面板和投影机的背光照明系统,在某些情况下,PWM调光频率必须被调高到可听频带以外的25kHz或更高的频带,随着整体的调光周期已缩短至几微秒内,包括传导延迟在内,LED电流的上升和下降时间总和必须缩短至奈秒内。

   1772475-150626110Q4638.jpg

  图3分路FET电路和其波形

  从一个没有输出电容器的快速降压稳压器着手,出现在输出电流开启和关闭的延迟,是来自集成电路本身的传导延迟和输出电感器的物理特性。若要达到真正高速的PWM调光,两个延迟都须被略过(By Pass)。要实现这个目标,最佳方法就是采用一个与LED并联的电源开关(图3)。当LED关闭时,驱动电流便会分流通过开关,作用就如同一个典型的N 型金属氧化半导体场效晶体管(N-MOSFET),这时集成电路会继续运行,而电感器电流也会持续流动。该方法的最大缺点在于LED关闭时,即使期间的输出电压下降到与电流感测电压相同,仍会浪费功率。

  利用分路场效应晶体管(FET)来进行调光会导致输出电压出现较为急剧的移位,这使得集成电路的控制回路必须作出响应,以尝试维持输出电流的稳定。正如同逻辑接脚调光般,控制回路愈快表示响应愈好,而采用磁滞控制的降压稳压器则可提供最佳的回应。

1772475-150626110Q4638.jpg

这个家伙什么也没有留下。。。

供配电技术

返回版块

97.87 万条内容 · 2141 人订阅

猜你喜欢

阅读下一篇

放大器应用电子电路设计图的集锦

  与分立器件相比,现代集成运算放大器(op amp)和仪表放大器(in-amp)为设计工程师带来了许多好处。虽然提供了许多巧妙、有用并且吸引人的电路。往往都是这样,由于仓促地组装电路而会忽视了一些非常基本的问题,从而导致电路不能实现预期功能——或者可能根本不工作。    AC耦合时缺少DC偏置电流回路   最常遇到的一个应用问题是在交流(AC)耦合运算放大器或仪表放大器电路中没有提供偏置电流的直流(DC)回路。在图1中,一只电容器与运算放大器的同相输入端串联以实现AC耦合,这是一种隔离输入电压(VIN)的DC分量的简单方法。这在高增益应用中尤其有用,在那些应用中哪怕运算放大器输入端很小的直流电压都会限制动态范围,甚至导致输出饱和。然而,在高阻抗输入端加电容耦合,而不为同相输入端的电流提供DC通路,会出现问题。

回帖成功

经验值 +10