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补偿及丈量高功率 LED 驱动器的操控回路

数学模型一直都有助于判定特定设计的最佳补偿组件,然而,补偿WLED电流调节升压转换器的情况,则与补偿被设定为调节电压的相同转换器略…

数学模型一直都有助于断定特定规划的最佳补偿组件,但是,补偿 WLED 电流调理升压转化器的状况,则与补偿被设定为调理电压的相同转化器稍微不同。以传统的办法丈量操控回路适当不方便,因为回馈 (FB) 引脚的阻抗不高,而且缺少上端 FB 电阻。在参照 1 中,Ray Ridley 展现了简易小信号操控回路模型,适用于具有电流形式操控的升压转化器。下文阐明 Ridley 模型应怎么修正才干适用于 WLED 电流调理升压转化器,一起,也将阐明怎么丈量升压转化器的操控回路

回路组件

如图 1 所示,为了从输入电压供给较高或较低的调理输出电压,任何可调式 DC/DC 转化器都可以加以修正。在这类装备中,假如假定 ROUT 纯粹是电阻负载,则 VOUT = IOUT × ROUT。当DC/DC 转化器用来给 LED 供电时,它会借着调理下端 FB 电阻操控经过 LED 的电流,如图 2 所示。因为负载自身 (LED) 替代上端 FB 电阻的原因,传统的小信号操控回路公式不再适用。DC 负载阻抗为


而且


从二极管材料表或从丈量得出的 VFWD 是 ILED 的正向电压,而 n 是串联的 LED 数量。


图 1. 用于调理电压的可调式 DC/DC 转化器


图 2. 用于调理 LED 电流的可调式 DC/DC 转化器

但是,从小信号的视点来看,负载阻抗包括 REQ 以及坐落 ILED 的 LED 动态阻抗 rD。尽管某些 LED 制造商供给不同电流量的rD规范 值,不过断定 rD 的最好办法是从一切制造商供给的 LED I-V 规范曲线得出该值。图 3 显现 OSRAM LW W5SM 高功率 LED 的I-V 曲线典范。rD 值是动态 (或小信号) 数量,其界说为电压改变除以电流改变,也便是 rD = ΔVFWD/ΔILED。若要从图 3 得出 rD,只需求从 VFWD 与 ILED 的开始处画出垂直的切线,然后核算斜率。举例来说,运用图 3 中切出的虚线,即可得出 rD = (3.5 – 2.0 V)/(1.000 – 0.010 A) = 1.51 W,而且 ILED = 350 mA。


图 3. OSRAM LW W5SM 的 I-V 曲线

小信号模型

关于小信号模型,此处将以TPS61165 峰值电流模型转化器为例,它能驱动 3 个串联的 OSRAM LW W5SM 零件。图 4a 显现电流调理升压转化器的平等小信号模型,而图 4b 显现较为简化的模型。公式 3 显现频率型 (s 域) 模型,用来核算电流调理升压转化器与电压调理升压转化器的 DC 增益:


其间的通用变量为


以及

图 4. 电流调理升压转化器的小信号模型

表 1. 公式 3中两种转化器模型的差异


核算两种电路的负载周期 D 以及 VOUT 与 REQ 的修正值所运用的办法都相同。Sn 及 Se 分别是升压转化器的天然构成电感斜率与补偿斜率,而 fSW 是切换频率。关于电压调理升压转化器的小信号模型与电流调理升压转化器的模型,两者之间真实的差异来自乘以跨导用项 (1 – D)/Ri 的抗阻 KR 以及首要电极 wp。这些差异已在表 1 予以概述。详细信息请见参照 1。因为在调理电压的转化器中, RSENSE 值一般远低于 ROUT 值,因此,电流调理转化器的增益 (其间 ROUT = REQ) 简直都低于电压调理转化器的增益。

丈量回路

若要丈量操控回路增益与电压调理转化器的相位,网络或专用回路增益/相位分析仪一般会运用 1:1 变压器将小信号经过小阻抗 (RINJ) 注入回路中。然后,分析仪便会依据频率丈量并比较 A 点的注入信号与 R 点的回传信号,之后,陈述起伏差异 (增益) 与时间延迟 (相位) 的份额。只需 A 点的阻抗远低于 R 点的阻抗,即可在回路中的任一处刺进此阻抗,不然注入的信号会过大,因此搅扰转化器的运作点。如图 5 所示,高阻抗节点是一般刺进此阻抗的方位,也是 FB 电阻在输出%&&&&&% (低阻抗节点) 侦测输出电压的当地。


图 5. 电压调理转化器的操控回路丈量

在电流调理装备中,假如负载自身是上端 FB 电阻,则无法经过与 LED 串联的办法将注入电阻刺进。转化器的运作点必须先予以改变,才干将电阻刺进于FB 引脚与感应电阻之间,如图 6 所示。在某些状况下,或许需求非反向单位增益缓冲放大器,以下降注入点的阻抗,并削减丈量噪声。


图 6. 电流调理转化器的操控回路丈量

用来丈量回路的是Venable回路分析仪,它与图 6 中的丈量设定相同但不含放大器,而且 RINJ = 51.1 W。电流调理转化器的模型是以 Mathcad® 构建,而且运用 TPS61170 的数据表规划参数,其间的中心与 TPS61165 相同。当 VIN = 5 V 且 ILED 经设定为 350 mA 时,该模型会发生 TPS61165EVM 的预期回路呼应,如图 7 所示,可便于与测得的数据进行比较。


图 7. 在 VIN = 5 V 且 ILED = 350 mA 的状况下所测得及模仿的回路增益与相位

调查 WLED 动态阻抗的改变,并参照 %&&&&&% 放大器增益中规范 LED I-V 曲线及芯片间改变,便不难解说所测得及模仿增益两者之间的差异。

定论

数学模型尽管并非全然精确,但不失为规划人员规划 WLED 电流调理升压转化器时可以运用的开始办法。规划人员也可以以其间一种办法丈量操控回路。

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