DC／DC转换器LT3496及其在多通道LED驱动器上的应用

1概述

　　凌力尔特公司(Linear Technology Corporation)的2 MHz DC／DC转换器LT3496是针对3通道恒定电流LED驱动器而设计的。LT3496的每通道都可驱动多达8个串联的500 mA LED。因此该器件能驱动多达24个500 mA LED。由于每通道都以独立的True Color PWMTM信号工作，因此每个通道都能以高达3 000：1的调光比独立调光；其固定的工作频率及电流模式架构确保了在宽电源电压和输出电压范围内稳定工作。另外，频率调节引脚使用户能够在330 kHz至2.1 MHz范围内对频率编程，优化效率，同时最大限度地减小外部组件尺寸。采用耐热增强型4 mm×5 mm QFN封装。

　　LT3496在LED的高端检测输出电流，可实现降压、降压-升压或升压型配置。用户可采用一只外部检测电阻编程设置每通道的输出电流范围。3个独立驱动器通道内部都有750 mA、45 V NPN开关，并有内置栅极驱动器用于PMOS通断。LT3496还具有LED开路保护和热量限制功能。LT3496主要应用于RGB照明、广告牌和大屏幕显示、汽车和电子设备照明及恒流源等。

2主要特性及引脚功能

　　LT3496的主要特性如下：

　　True Color PWM调光可实现高达3 000：1的调光比；
　　内置栅极驱动器用于PMOS LED短接；
　　具有700 mA、45 V内部开关的3个独立驱动器通道；
　　以降压、升压、降压-升压模式工作；
　　CTRL引脚在10 mV～100 mV范围内准确地设置LED电流检测门限；
　　低静态电流：工作模式时为6 mA，在停机模式时<10μA；
　　可调开关频率为：300 kHz～2.1 MHz；
　　LED开路保护；
　　宽输入电压范围为3 V～40 V；
　　表面贴装组件；
　　28引线(4 mm×5 mm)QFN封装。

　　LT3496的引脚排列如图1所示，各引脚的功能描述如表1所列。

3工作原理及应用电路设计

3.1 LT3496工作原理

　　LT3496的工作频率固定，采用电流模式架构提供最好的线路和负载调节。通过图2的电路框图以了解LT3496的工作原理。图2中一部分是由振荡器、斜波发生器、参考电路、内部调节器和UVLO组成，这部分被3个通道的驱动器共享；另一部分是由控制电路、电源开关等组成，该部分复制给每一个驱动器所用。如果引脚SHDN接地，则LT3496被关闭，电源电流最小；如果引脚SHDN的电压大于1.5 V，内部偏置电路开启，当它们各自的PWM信号为高电平时．开关调节器开始工作。

　　下面以一个通道的驱动器为例，详细介绍主控环的工作情况。每个振荡器周期的起始点都要设置SR锁存(A3)，开启电源开关Q1。PWM比较器A2的同相输入端上的信号与开关电流和振荡器斜波信号的总和成比例，当斜波信号大于VC(误差放大器A1的输出)时，A2重新设置锁，并通过A4和A5关闭电源开关Q1，并通过A10和A2获得合适的峰值电流以保持稳定输出。放大器A8有两个同相输入端，一个是1 V参考，另一个是CTRL1信号。对二者来说，其电压较低者优先，R1上的电压V1是二者电压值较低者的1／10。VSENSE是串联在LED上感应电阻RSENSE的电压，VSENSE与V1在A1比较器中比较，若VSENSE大于V1，A1输出减小，流进LED电流减小，最终，VSENSE降至V1。

　　通过PWM1和外部P-MOSFET(M1)脉宽调制以调节LED1亮度，如果PWM1电压升高，内部驱动器A7开启M1，驱动器1正常工作，反之，Q1关闭，驱动器1停止工作，M1关闭，LED1断开，输出电容C2的电流为零，VC1也与内部电路断开，补偿电容CC上的电流减至最小，VC1和输出电容维持LED1电流状态直到PWM1再次升高。整个过程使其脉宽和输出亮度之间具有良好的线性关系，确保亮度调节范围宽且精确。为了优化三个通道的PWM控制，这里还同步了三个通道PWM信号的上升沿。在不要求高调光率的应用中，可省去MOSFET M1以节约成本。

　　LT3496含有LED开路保护电路，如图2所示。OVP1收到外部分压电阻上的反馈信号，在比较器A6中，OVP1电压与1 V参考相比较，确定LED的通断。若驱动器1的输出电压增加，使OVP1电压上升，当OVP1电压超过1 V时，电源开关Q1关闭，输出电压下降，最终，OVP1电压降至1 V并限定其输出，此时驱动器1进行LED开路保护，另外两个驱动器则正常运行。

　　LT3496开关频率是由FADJ电压控制，设置FADJ电压小于1 V可降低开关频率；若FADJ电压大于1 V，则默认频率为2.1 MHz。通常，在要求开关占空比极值时或要求高效率的应用中采用较低的开关频率。若选择高开关频率．需最大限度地减小外部组件的尺寸。

　　将VREF、FADJ连接至低通滤波器(图2中的R5和C4)，这样则具备了软启动功能。在启动期间，FADJ电压从0 V慢慢增加至设定电压，其开关频率慢慢增加至设定值，这个功能在启动期间限制瞬间浪涌电流。另外，LT3496还有欠压锁定电路，在输入电压低于2.4 V时关闭三个通道的驱动器，以防止驱动器在低压下不稳定时误操作。

3.2 LT3496应用电路

　　图3所示是最小BOM降压模式LED驱动器的应用电路。为了正常工作，在VIN与GND之间必须放置一只旁路电容，该电容为低ESR陶瓷电容，容量值为1 μF或更高。降压模式中，当开关断开时，由于电流反馈回肖特基二极管，使PVIN上电容的电流脉冲最大。为了得到最佳可靠性，该电容应具有低ESR和ESL特性，并具有适当的额定电流。RMS输入电流为：

　　在LED应用中，LED的相对阻抗较低，输出滤波电容足以降低纹波电流，为了得到相同的LED纹波电流，升压和降压-升压模式应用中所需滤波电容容值比降压模式中的容值大。对于降压模式的LED，通常每通道须接一只0.22μF的陶瓷电容；而对于升压和降压-升压模式，每通道需接一只1 μF的陶瓷电容。图4为三通道升压100 mA×10 LED驱动器的应用电路。 



　　连接一只与LED负载串联的外部感应电阻RSENSE，可对每通道的LED电流编程设置，同时用CTRL输入设置感应电阻的电压调节门限。若CTRL电压VCTRL小于1 V，LED电流ILED=VCTRL／(10 RSENSE)，如果VCTRL大于1 V，LED电流ILED=100 mV／RSENSE CTRL还可与PTC电热调节器相结合，提供LED负载的过热保护，如图5所示。


 
4 结束语

　　作为三路输出的LED驱动器，LT3496可驱动多达24个500 mA LED，并提供3 000：1的TrueColor PWM调光，用户可根据需要选择相应数量和电流值的LED进行驱动，并通过检测LED高端的输出电流，实现降压、降压-升压或升压型的不同配置。另外，用户只需用一只外部检测电阻就可编程设置每个通道的输出电流，使用方便。LT3496在RGB照明、大屏幕显示及电子设备照明等方面具有广泛的应用空间。