4通道DC-DC轉換器LX3476的功能特點和典型應用分析

1、引言

LX3476是凌力爾特公司最新推出的4通道DC-DC轉換器。它的每個通道都能驅動多達8個串聯的1 A發光二極管（led），因而能驅動多達32個l A LED，同時具有高達96％的效率。4個通道中的每一個都由獨立的真正彩色PWM信號控制，從而對每個通道都能以高達l 000：l的調光比進行獨立調光。采用固定頻率和電流模式結構可確保它在寬電源電壓和輸出電壓范圍內穩定工作。頻率調節引腳能使用戶在200 kHz～2 MHz的范圍內對頻率進行編程，以優化效率，同時也可以最大限度地減小外部器件的尺寸。采用耐熱增強型5 mmx7 mm QFN封裝，有助于解決100 W LED應用中占板面積和高度的緊湊問題。

LT3476是在LED的高壓側檢測輸出電流的，因此是一個靈活性最高的LED驅動方案，可提供降壓、升壓或降壓／升壓型配置。在105 mV的全標度值條件下，將每個電流監視器的門限準確度修正至2．5％以內，用戶就能利用一個外部檢測電阻器來設置每個通道的輸出電流范圍。4個穩壓器均由對應信道的PWM信號來獨立操作。該PWM可精準調節LED信號源的混色或調光比，其調光比可高達1 000：1。

2、 性能特點

LT3476的特點是：①采用True Color PWMTM調光，可提供高達l 000：1的調光比；②采用高壓側檢測，進行LED電流調節；③VADJ引腳可在10~120 mV范圍內準確設定LED電流的檢測門限；④具有4個1．5 A，36 V內部NPN開關的獨立驅動器通道；⑤頻率調節引腳范嗣為200 kHz~2 MHz；⑥轉換效率高達96％；⑦具有開路LED保護；⑧在運行模式下，低靜態電流為22 mA，在停機模式下低靜態電流小于10μA；⑨輸入電壓范圍寬，UIN=2．8～16V；⑩采用耐熱增強型38引腳5 mmx7 mm QFN封裝。

3、 功能描述

圖1為LT3476的結構框圖。LT3476是一款具有內部電源開關的恒頻率電流模式穩壓器。在每個振蕩周期的起點，設定SR鎖存器，接通主電源開關VQ1，其電壓則隨VQ1的電流成比例增減，并施加至一穩定的斜坡信號上，其最終值反饋給PWM比較器A2的極端。當該電壓高于A2負極上的輸入電壓時，SR鎖存器復位，關斷電源開關。A2負極上的輸入電壓是由誤差放大器A1提供的，其大小取決于內部電阻RSET兩端電壓與外部電流檢測電阻RSNS兩端電壓之差。以此方式使Al設置正確的峰值開關電流，用以調節流過RSNS上的電流。VQ1上的輸出電流則隨A1輸出的增加而增加，隨Al輸出的減少而減少。

通過VADJ輸入引腳改變RSET兩端電壓，可以調整RSNS上的電流大小。通過放大器A4可調整VQ3的輸出電流，使RSET兩端生成一個與VADJ相等的電壓，并使CAP引腳上的輸入電壓為VADJ輸入的1／10。當A4的輸入電壓為1．25 V時，RSET上的電壓典型極限值為125 mV。采用PWM引腳來調整RSNS上的平均電流，以便對LED照明調光。當PWM引腳為低電平時，禁止VQ1操作，關斷A1，所以它不會驅動VC引腳。此時，所有VC引腳上的內部載荷均停用，這樣外部補償電容器上將保存VC引腳的充電狀態。當PWM引腳上的電平由低變高時，開關所需電流將恢復至PWM上一次變換至低電平之前的數據，該功能可減少瞬變恢復時間。

4 、典型應用

4．1 開關頻率設置

LT3476的開關頻率取決于一個連接在RT引腳與GND之間的外部電阻器。RT引腳不能開路，也不能連接電容器，必須始終連接一只電阻。開關頻率fc與RT的阻值大小有關。當fc=200 kHz時，RT=140 kΩ；當fc=400 kHz時，RT=61．9 kΩ；當fc=1 MHz時，RT=21 kΩ；當fc=12MHz時，RT=16．2kΩ；當fc=2MHz時，RT=8．25kΩ。

一般來說，在需要很高或很低開關占空比操作時，或者希望獲得較高效率時，應采用較低的開關頻率。若選擇較高的開關頻率，應使用數值較小的外部元件，以實現較小的外形尺寸。然而對高頻下的PWM調光，因為較高的開關頻率（較短的開關周期）只需在每個開關周期起點處一個很窄的時隙中對PWM引腳的狀態進行采樣，所以能實現更好的調光控制。

4．2 電感選擇

用于LT3476的電感，其額定飽和電流應為2．5 A或更大。為了獲得最佳閉環穩定性效果，選定的電感值應能提供一個350 mA或更大的紋波電流。對于降壓或升壓型配置而言，在RT引腳使用一個2lkΩ電阻的情況下（TSW≈1μs），大多數應用表明。電感的推薦值在4．7~10μH之間。

4．3 輸入輸出電容器的選擇

為了運行可靠，應在LT3476的VIN引腳附近設置一個與地連接的lμF或更大的旁路電容器（最好選擇陶瓷電容器）。對于降壓型配置來說，當開關關斷時，因肖特基二極管返回的電流會在功率轉換器的輸入電容器上產生較大的脈沖電流，所以應選擇較低等效串聯電阻值（ESR）和等效串聯電感值（ESL）的電容器，并使其滿足紋波電流的要求。通?？稍诳拷ぬ鼗O管與接地平面處設置一個2．2μF的陶瓷電容器。輸出濾波電容器的選擇取決于負載的大小以及配置升壓型轉換器還是降壓型轉換器。對LED的應用來說，發光二極管的等效電阻比較低，因此選擇輸出濾波電容器時，應盡量將電感產生的紋波電流衰減至35 mA以下。

為實現環路的穩定性，假設輸出極點位于閉環增益為1的頻率上，這樣用于環路補償的主極點將取決于VC輸入端的電容器。

對于LED的升壓應用，由于源電流的脈動特性，所需的濾波電容器數值約為上述計算值的5倍。因此對于每個通道來說，往往在靠近肖特基二極管與IC接地平面處設置一個2．2μF陶瓷型電容器就足夠了。

4．4 LED電流調節

可通過一個與負載串聯的外部檢測電阻來調節LED的電流。該方法在驅動負載的過程中能檢測多個并聯LED串中的一個，并能保持較好的準確度。VADJ輸入引腳負責把外部檢測電阻器兩端的電壓門限值設定在10~120 mV之間。REF引腳提供一個1．05 V的基準輸出電壓，并通過電阻分壓器或直接連接用于驅動VADJ引腳，以提供105 mV的全標度電流，也可采用一個D/A轉換器來驅動VADJ引腳。VADJ引腳不能置于開路狀態。如果VADJ的輸入與一個高于1．25 V的電壓相連，則CAP與LED兩端的缺省調節門限為125 mV。VADJ引腳也可外接一PTC熱敏電阻，以對LED負載進行過熱保護。圖3示出過熱保護電路。

5．5 調光控制

采用LT3476控制調光電流源的方法有兩種。一是LED的常用方法。它采用PWM引腳把電流源調整在零電流與滿電流之間，以實現一個精準編程的平均電流。為了使這種電流控制方法更加準確，在靜態期間，把需要的開關電流存儲于VC節點上。當PWM信號變至高電平時，該功能將最大限度地縮減恢復時間。最小的PWM接通或關斷時間取決于通過RT引腳所選擇的工作頻率。為了獲得最佳的電流準確度，最小的PWM低電平或高電平時間至少為10個開關周期。遵循該準則有兩個原因：其一是為了在關斷前使輸出達到穩態，其二是振蕩器未被同步至PWM信號，而且在從PWM走高到開關操作開始之間可能存在長達1個開關周期的延遲，不過該延遲并非使用于PWM信號的負變換。如果在LED電流通路中使用一個斷接開關，則最小的PWM低電平／高電平時間可被縮短至5個開關周期。第二種方法是采用VADJ引腳在PWM高態期間對電流檢測門限進行線形調節。LED電流的編程功能增強了PWM調光控制能力，有可能使總調光范圍擴大10倍。

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