基于一种长串LED高性价比的驱动方案设计

图7. 输出电压(交流耦合)和开关MOSFET检流电阻的电压

MOSFET驱动

由于采用连续模式设计,MOSFET和电感峰值电流低于工作在非连续模式下的数值。但是,由于在导通和关断期间都有电流流过MOSFET,MOSFET在两次转换期间存在较大的开关损耗。MAX16834以足够强的驱动能力使MOSFET在5ns内完全导通,在10ns内完全关断(图8和图9),保持较低的温升。如果设计中存在EMI问题,则改变MOSFET栅极的串联电阻R5,以调整开关时间。如果这一变化引起功耗过大,可以增加另一个MOSFET Q2,与Q1并联,以降低温升。

基于一种长串LED高性价比的驱动方案设计

图9. 漏极电压下降时间

输出电容

驱动器的输入和输出电容可以采用陶瓷电容。陶瓷电容具有更小尺寸,工作更可靠,但容值有限,尤其是在设计中要求200V的额定电压。图5中,设计表格显示驱动器需要一个5.4μF电容以满足输出纹波电压的要求;为降低成本和空间,本电路采用4个1.2μF电容(共4.8μF)。输出电压开关纹波为2.88V (图10和图11),纹波电流为182mA,是输出电流的12%,略大于10%目标参数,但仍然能够满足要求。

基于一种长串LED高性价比的驱动方案设计

图11. LED电压(交流耦合)和MOSFET检流电压

调光

MAX16834提供很好的调光。当PWMDIM (第12引脚)为低电平时,将发生三个动作:第一,开关MOSFET Q1的栅极驱动(NDRV,第15引脚)变为低电平,避免额外的能量传送到LED串;第二,调光MOSFET Q4的栅极驱动(DIMOUT,第20引脚)变为低电平,降低LED串电流并保持输出电容电压固定;最后,为保持补偿电容处于稳态电压,COMP (第5引脚)变为高阻态,以确保IC在PWMDIM返回高电平时立即以正确的占空比启动。每个动作都允许极短的PWM导通时间,因此可提供较高的调光比。

缩短导通时间主要受限于电感的充电时间,参见图12和图13,可以看到电流能够很好地跟随DIM脉冲。在电流脉冲的起始位置有衰减,主要是由于电感电流的爬升(大约12μs或2–3个开关周期)。观察波形,可以看出需要大约40μs至50μs的时间电压才能完全恢复并建立。如果DIM导通脉冲小于50μs,输出电压将在下个关断脉冲的起始处没有足够的时间。在提高DIM占空比之前,将一直持续这种现象。因此,满载(1.5A)时,DIM导通脉冲不应低于50μs。这意味着100Hz DIM频率下,调光比为200:1。降低最小导通脉冲的唯一途径是提高输出电容,这将提高系统的成本,而且在通用照明中并不需要。如果降低LED电流,最小导通时间可随之降低,调光比增大。陶瓷电容表现为压电效应,调光期间会出现一定的音频噪声。不过,通过适当电路板布局,可以最大程度地降低噪声。