基于LT3478/LT3478-1

LT3478/LT3478-1是单芯片升压型DC/DC变换器，能在很宽的可设置范围内利用恒定电流来驱动大功率LED。除了可选的10:1模拟调光范围之外，LT3478/LT3478-1还具有3000:1的PWM调光范围，可以保持LED的色彩。

LT3478/LT3478-1的易用性很好，并具有优化性能、可靠性、外形尺寸和总成本的可编程功能。该器件可工作在升压、降压和降升压型LED驱动器拓扑结构中。它所能提供的LED驱动电流的大小取决于拓扑结构，最高可达4A。LT3478/LT3478-1是大功率LED应用的理想选择，采用16引脚耐热增强型TSSOP封装，具有E级或I级温度额定值。

LT3478/LT3478-1的工作原理与传统的电流式升压型变换器相似，但采用的是LED电流（而不是输出电压）作为控制环路的主反馈源。这两款器件均采用高压侧LED电流检测，以便可以工作在降压和降升压模式。LT3478-1通过集成电流检测电阻器来节省空间和成本，并将最大LED电流限制为1.05A。LT3478采用外部检测电阻器，允许最大可编程LED电流为4A。

LED调光的电流控制是一个重要的特性，但避免LED过驱动（超过其最大额定电流）也同样很重要。LT3478/LT3478-1设置最大电流及根据温度降低最大电流非常简单。

LT3478/LT3478-1利用CTRL1引脚电压来控制最大LED电流，除非器件被设置为根据温度降低最大LED电流（利用CTRL2引脚来完成）模式。可以利用从V_REF（见图4-40）或外部电压电源引出的简单电阻分压器来设置CTRL1引脚电压，也可以直接将CTRL1连接至V_REF引脚，以提供最大电流。图4-41所示为LED电流与CTRL1引脚电压的关系曲线。

图4-40 用来设置最大LED电流的电路连接图

为确保最佳的可靠性，LED制造商规定了最大容许LED电流与温度的关系曲线。LED电流下降曲线与环境温度的关系如图4-42所示。如果不根据温度调节最大LED电流，可能会对LED造成永久的损坏。

图4-41 LED电流与CTRL1引脚电压的关系曲线

图4-42 LED电流下降曲线与环境温度的关系

LT3478/LT3478-1通过CTRL2引脚来降低电流。设置LED电流降额曲线与温度的关系如图4-43所示，只需通过一个与温度有关的电阻分压器把CTRL2引脚连接至V_REF即可。LED电流开始下降时的温度以及电流下降的快慢由所采用的电阻网络的电阻值来选择。图4-43给出了LT3478-1编程LED电流下降与温度关系曲线的一个实例，采用图4-43所示的可选方案C，其中：R₄=19.3kΩ、R_Y=3.01kΩ、R_NTC=22kΩ。

当温度上升时，CTRL2引脚电压下降，当CTRL2引脚电压降至低于CTRL1引脚电压时，则由CTRL2引脚电压设置最大LED电流。CTRL1和CTRL2引脚电压与温度的关系曲线如图4-44所示。

许多LED应用都需要进行准确的亮度控制，可以简单地通过减小LED电流来降低LED亮度，这种方法被称为“模拟调光”，但减小LED的工作电流会改变LED的色彩。LT3478/LT3478-1可以通过把CTRL1引脚电压从1V降至0.1V来实现10:1调光。如果色彩保持特性很重要，应选择PWM调光方案。

图4-43 设置LED电流降额曲线与温度的关系

图4-44 CTRL1和CTRL2引脚电压与温度的关系曲线

PWM调光（见图4-45和图4-46）可产生很高的调光比，且不会导致与电流有关的LED色彩变化。LT3478/LT3478-1的PWM调光是通过PWM引脚来实现的。当PWM引脚为有效高电平（T_PWM(ON)）或低电平时，LED电流分别为最大值或0。LED的导通时间（或者平均电流）受控于PWM引脚的占空比。由于LED始终工作于相同的电流条件下（最大电流由CTRL1引脚设置），而只有平均电流发生变化，所以调光不会导致LED的色彩改变。(https://www.daowen.com)

图4-45 PWM调光通过PWM引脚来实现

图4-46 PWM调光波形

PWM调光并不是一个新技术，但要实现高PWM调光比（需要极低的PWM占空比）却颇具挑战性。LT3478/LT3478-1采用一种专利结构来实现超过3000:1的PWM调光比（100Hz）。专为高PWM调光比而优化的升压型LED驱动电路如图4-47所示，要实现3000:1的PWM调光比的前提是PWM导通时间被缩减至3个开关周期（当f_PWM=100Hz时，T_PWM(ON)<3.3μs）。图4-48所示是图4-47电路中的LED电流与PWM调光比的关系曲线。

图4-47 专为高PWM调光比而优化的升压型LED驱动器电路

图4-48 图4-47电路中的LED电流与 PWM调光比的关系曲线

对于固定的PWM导通时间，PWM频率越低，PWM调光比就越高。但对最低可以把PWM频率控制到什么水平是有限制的，因为人眼会感觉到频率低于80Hz的闪烁。

提高编程开关频率（f_OSC）可以提高PWM调光比，但会导致效率下降和内部发热量的增加。一般按下式选择，T_PWM(ON)min=3/fOSC（约为3个开关周期）。

应最大限度地减小输出电容器的漏电流，当PWM引脚为低电平时，LT3478/LT3478-1将关断所有从V_out获得工作电流的电路。

如欲获得更宽的调光范围，可以组合应用PWM调光和模拟调光功能，此时TDR=PDR×ADR，其中TDR=总调光比，PDR=PWM调光比，ADR=模拟调光比。3000:1的PDR和10:1（CTRL引脚电压为0.1V）的ADR将产生30000:1的TDR。

输出电压具有一个可设置的最大值，以避免因LED开路引起的高电压。在LED开路期间，变换器可把输出电压驱动至极高，致使内部电源开关损坏。大多数LED驱动器都具有一个用于保护开关的最大输出电压，但对于重新连接的LED串来说，该电压可能过高。LT3478/LT3478-1提供了一个可编程过电压保护（OVP）电压，以根据串联LED的数目来限制输出电压。可编程过电压保护电压限制了最大输出电压，利用其自身的电阻分压器，或通过用于确定CTRL1电压的分压器增添一个电阻器，从V_REF获得。OVPSET编程电平不应超过1V，以确保开关电压不超过42V。

为在热插拔、启动或正常工作期间实现高可靠性能，LT3478/LT3478-1可监视以下任何故障的系统参数：，电感器涌入电流大于6A和输出电压高于编程OVP电压。一旦检测到任何上述故障，LT3478/LT3478-1立即停止开关工作，并对软启动引脚进行放电。LT3478/LT3478-1故障检测和SS引脚电压时序图如图4-49所示。当所有故障都被消除且SS电压被放电到低于0.25V时，内部12μA电源将以外部电容器C_SS所设置的速率对SS引脚进行充电。SS电压的平缓上升等效于开关电流限值的斜坡上升，直到SS电压超过V_C电压。

图4-49 LT3478/LT3478-1故障检测和SS引脚电压时序图

LT3478/LT3478-1能优化效率和开关占空比范围，电感器涌入电流的检测采用V_S和L引脚，而与Vin电源无关，这使得能利用系统的最低可用电源（至少2.8V）为V_in供电，以尽量减少电源开关驱动器中的效率损失。这样，电感器能通过一个更加适合LED的占空比和功率要求的电源（2.8～36V）来供电。可对电源开关的开关频率进行调节，以实现系统所需的最佳电感器尺寸和效率。尽可能地降低开关损耗，对于高占空比工作，60mΩ导通电阻的MOSFET可进一步地提高效率。