補償及測量高功率 LED 驅動器的控制迴路

heavy91

作者：Jeff Falin
德州儀器資深應用工程師

數學模型一直都有助於判定特定設計的最佳補償元件，然而，補償 WLED 電流調節升壓轉換器的情形，則與補償被設定為調節電壓的相同轉換器略微不同。以傳統的方法測量控制迴路相當不便，因為回饋 (FB) 接腳的阻抗不高，而且缺乏上端 FB 電阻。在參照 1 中，Ray Ridley 展示了簡易小訊號控制迴路模型，適用於具備電流模式控制的升壓轉換器。下文說明 Ridley 的模型應如何修改才能適用於 WLED 電流調節升壓轉換器，同時，也將說明如何測量升壓轉換器的控制迴路。


迴路元件
如圖 1 所示，為了從輸入電壓提供較高或較低的調節輸出電壓，任何可調式 DC/DC 轉換器都能夠加以修改。在這類配置中，如果假設 ROUT 純粹是電阻負載，則 VOUT = IOUT × ROUT。當DC/DC 轉換器用來供電給 LED 時，它會藉著調節下端 FB 電阻確實地控制通過 LED 的電流，如圖 2 所示。由於負載本身 (LED) 取代上端 FB 電阻的緣故，傳統的小訊號控制迴路等式不再適用。DC 負載阻抗為


而且




從二極體資料表或從測量得出的 VFWD 是 ILED 的正向電壓，而 n 是串聯的 LED 數量。

圖 1. 用於調節電壓的可調式 DC/DC 轉換器



圖 2. 用於調節 LED 電流的可調式 DC/DC 轉換器

然而，從小訊號的角度來看，負載阻抗包含 REQ 以及位於 ILED 的 LED 動態阻抗 rD。雖然某些 LED 製造商提供不同電流量的一般 rD 值，不過判定 rD 的最好方法是從所有製造商提供的一般 LED I-V 曲線得出該值。圖 3 顯示 OSRAM LW W5SM 高功率 LED 的範例 I-V 曲線。rD 值是動態 (或小訊號) 數量，其定義為電壓變動除以電流變動，也就是 rD = ΔVFWD/ΔILED。若要從圖 3 得出 rD，只需要從 VFWD 與 ILED 的起始處畫出筆直的切線，然後計算斜率。舉例來說，使用圖 3 中切出的虛線，即可得出 rD = (3.5 – 2.0 V)/(1.000 – 0.010 A) = 1.51 W，而且 ILED = 350 mA。



圖 3. OSRAM LW W5SM 的 I-V 曲線

小訊號模型
對於小訊號模型，此處將以TPS61165 峰值電流模型轉換器為例，它能驅動 3 個串聯的 OSRAM LW W5SM 零件。圖 4a 顯示電流調節升壓轉換器的同等小訊號模型，而圖 4b 顯示較為簡化的模型。等式 3 顯示頻率型 (s 域) 模型，用來運算電流調節升壓轉換器與電壓調節升壓轉換器的 DC 增益：

其中的共用變數為

以及



圖 4. 電流調節升壓轉換器的小訊號模型

表 1. 等式 3中兩種轉換器模型的差異


計算兩種電路的負載週期 D 以及 VOUT 與 REQ 的修改值所使用的方式都相同。Sn 及 Se 分別是升壓轉換器的自然形成電感斜率與補償斜率，而 fSW 是切換頻率。關於電壓調節升壓轉換器的小訊號模型與電流調節升壓轉換器的模型，兩者之間真正的差異來自乘以跨導用項 (1 – D)/Ri 的抗阻 KR 以及主要電極 wp。這些差異已在表 1 予以概述。詳細資訊請見參照 1。由於在調節電壓的轉換器中， RSENSE 值一般遠低於 ROUT 值，因此，電流調節轉換器的增益 (其中 ROUT = REQ) 幾乎都低於電壓調節轉換器的增益。

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[ 本帖最後由 heavy91 於 2009-8-26 04:16 PM 編輯 ]

hncb9431

正好是我所需要的

謝謝啦
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f90575

小弟最近也在研究LED照明方面的知識，感謝分享