通過(guò)反饋環(huán)路保持R13兩端的電壓固定,最終得到固定的LED電流。根據(jù)LED電流和開(kāi)關(guān)占空比產(chǎn)生一個(gè)固定值,電壓控制環(huán)路為電流控制環(huán)路產(chǎn)生一個(gè)輸入基準(zhǔn),用于設(shè)置電感的平均電流。比較R13兩端的壓降和100mV基準(zhǔn),電壓誤差放大器對(duì)這一差值進(jìn)行放大,產(chǎn)生一個(gè)與所要求的電感平均電流相對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)電壓,利用下式計(jì)算基于LED電流的R13電阻值:

由于boost轉(zhuǎn)換器工作在連續(xù)導(dǎo)通模式,電源電路傳輸函數(shù)存在一個(gè)右半平面(RHP)零點(diǎn)。該零點(diǎn)提供20dB/十倍頻程的增益和90度的相位滯后,很難補(bǔ)償。最簡(jiǎn)單的方法是在低于RHP零點(diǎn)頻率處抵消該零點(diǎn),將環(huán)路增益降至0dB(利用-20dB/十倍頻程)。對(duì)于boost轉(zhuǎn)換器,下式給出了最差工作條件下的RHP零點(diǎn)頻率(FZRHP):

平均電流控制環(huán)路將電感和輸出電容COUT構(gòu)成的雙極點(diǎn)、2階系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成1階系統(tǒng),1階系統(tǒng)的單個(gè)極點(diǎn)由輸出濾波電容和輸出負(fù)載電阻決定。輸出濾波電容和輸出負(fù)載動(dòng)態(tài)電阻構(gòu)成的極點(diǎn)頻率由下式計(jì)算:


為了補(bǔ)償電壓控制環(huán)路(使環(huán)路保持穩(wěn)定并具有足夠的相位裕量),環(huán)路單位增益的頻率(FC)應(yīng)該低于RHP零點(diǎn)頻率的1/5。本應(yīng)用中,為了獲得較好的相位裕量,單位增益頻率選擇RHP零點(diǎn)頻率的1/10



C14和R14決定補(bǔ)償零點(diǎn)頻率FZ1,按照下式計(jì)算C14

以選擇100nF電容。選擇較大的電容有助于改善PWM性能,在PWM OFF期間通過(guò)斷開(kāi)Q3可以保持C14上的電荷。C12將高頻極點(diǎn)(FP3)置于開(kāi)關(guān)頻率的一半,按照下式計(jì)算C12:,代入已知參數(shù)后可得:C12 = 386pF,選擇470pF標(biāo)準(zhǔn)電容。
PWM調(diào)光和LED保護(hù)
LED通過(guò)連接在PWMDIM輸入端的低頻PWM信號(hào)調(diào)節(jié)亮度(外部信號(hào)作用在圖1電路),PWM信號(hào)幅度范圍:3V至10V,頻率可達(dá)2kHz。電路中,外部MOSFET (Q1)與LED串聯(lián)能夠快速接通、切斷LED電流。PWM ON期間,Q1導(dǎo)通;PWM OFF期間Q1斷開(kāi)。LED關(guān)閉時(shí),U3將CLP拉低,禁止PWM開(kāi)關(guān)工作,關(guān)閉Q2。
小信號(hào)MOSFET Q3用于完成一個(gè)重要功能,PWM調(diào)光時(shí)可直接影響LED電流控制環(huán)路的響應(yīng)時(shí)間。PWM OFF期間處于斷開(kāi)狀態(tài),阻斷C12/C14通路使其在OFF周期內(nèi)保持電荷量不變;PWM返回ON狀態(tài)時(shí),電壓誤差放大器的輸出可以立即達(dá)到前期的穩(wěn)態(tài)值,幾乎在LED導(dǎo)通的同時(shí)建立LED電流。通用運(yùn)算放大器(U1)能夠在LED溫度達(dá)到85℃時(shí)阻止電流的流通,為L(zhǎng)ED提供保護(hù)。利用EPCOS NTC電阻檢測(cè)溫度,將其安裝在LED板,假設(shè)25℃時(shí)對(duì)應(yīng)的阻值為10kW,運(yùn)算放大器的輸出控制U2的EN輸入,當(dāng)溫度達(dá)到85℃時(shí)關(guān)閉LED,溫度降至75℃時(shí)恢復(fù)LED導(dǎo)通。
如果沒(méi)有過(guò)壓保護(hù),LED開(kāi)路時(shí)升壓轉(zhuǎn)換器可能使電壓上升到不安全的水平。圖1所示電路能夠在輸出電壓上升到33.5V時(shí)關(guān)閉轉(zhuǎn)換器。當(dāng)U2的OVI輸入超過(guò)1.276V (電阻R5/R7電阻分壓器設(shè)置的門(mén)限,對(duì)應(yīng)于33.5V過(guò)壓門(mén)限)時(shí),關(guān)閉PWM開(kāi)關(guān),提供系統(tǒng)保護(hù)。為了保持過(guò)壓門(mén)限精度,R7選擇25kW電阻。利用下式計(jì)算過(guò)壓門(mén)限對(duì)應(yīng)的R5:
,式中VOVT為所要求的門(mén)限。