雙輸出升壓型轉換器LT3466

    摘要：LT3466是凌特公司生產(chǎn)的一款全功能雙輸出升壓型DC/DC轉換器，可驅動多達20個白光LED，并具有中啟動、LED開路保護及欠壓閉鎖等功能。文中介紹了LT3466芯片的結構特點、工作原理、設計方法及應用電路。

    關鍵詞：升壓型轉換器 肖特基二極管 欠壓閉鎖 LED開路保護

1 主要特點

LT3466是一款全功能雙輸出升壓型DC/DC轉換器。它可以寬輸入電壓范圍內(nèi)驅動多達20個白光LED，并可為串聯(lián)LED提供相等的LED電流，從而獲得均勻的顯示亮度，省去了鎮(zhèn)流電路器，可節(jié)省PCB空間。LT3466內(nèi)含兩個獨立的轉換器，能夠驅動兩組不對稱的LED，并可對兩組LED進行單獨調(diào)光和關斷控制。LT3466主要應用于便攜式電子設備的主/副液晶顯示屏背光源，如數(shù)碼相機、筆記本電腦、PDA、蜂窩式移動電話等。

2 LT3466的引腳功能

LT3466采用超小型10引腳DFN封裝，可腳排列如圖1所示。

LT3466的主要特點如下：

·內(nèi)置肖特基二極管；

·可用單電阻器將工作頻率設定在200kHz～2MHz范圍內(nèi)；

·中啟動功能可消除開機產(chǎn)生的浪涌電流；

·LED開路箝位保護（VOUT的最大值為42V）；

·在3.6V電源電壓條件下，以15mA的電流驅動16個白光LED（每個驅動器驅動8個LED），其效率高達81%；

·輸入電壓范圍寬達2.7V～24V；

·最大占空比可達99%（RT取267kΩ）。

3 工作原理

圖2所示是LT3466的內(nèi)部電路結構。LT3466采用恒定頻率、電流模式控制電路來實現(xiàn)電壓和負載調(diào)節(jié)，其內(nèi)部包含兩個相同且完全獨立的PWM轉換器。上電時，輸出電壓VOUT1、VOUT2通過各自的電感器和內(nèi)部肖特基二極管被充電至高電平，以接通帶隙基準、啟動偏壓和振蕩器。在每個振蕩周期的始端，功率開關VT1或VT2導通。VIN與斜坡信號疊加之和輸入PWM比較器A2的正極，當該電壓超過A2負輸入電平時，基準電壓將功率開關關斷。A2負輸入端上的電平由誤差放大器A1設定，即反饋電平與200mV基準電平之差的放大信號。誤差放大器A1的輸出可設定電感器L1中的正峰值電流電平，使輸出保持在調(diào)節(jié)狀態(tài)。

圖2

    CTRL1與CTRL2引腳用來調(diào)節(jié)內(nèi)部基準電壓。當CTRL1和CTRL2均被拉至50mV以下時，LT3466進入待機狀態(tài)。通過CTRL1和CTRL2引腳可對兩個轉換器單獨進行調(diào)光和待機控制。

當其中一組LED與電路斷接或發(fā)生開路故障時，其相應轉換器的輸出電平被箝位于42V，并以較低的頻率進行開關操作，最大限度地降低了輸入電流，但另一個轉換器仍繼續(xù)工作。

LT3466含有兩個獨立的軟啟動電路，能限制啟動過程中的浪涌電流。當某個轉換器的CTRL引腳從低電平拉至高電平時，轉換器會進入軟啟動模式。當驅動較多的LED時，軟啟動性能會有所下降。

當輸入電壓降至2.1V（典型值）以下時，欠壓閉鎖電路立即動作，將兩個轉換器全部關斷，從而防止電源電壓過低而引起器件工作不穩(wěn)定。

4 電路設計

4．1 占空比

升壓型轉換器的占空比由下式給出：

D=（VOUT+VD-VIN）/（VOUT+VD-VSESAT）

式中：VOUT為輸出電壓，VD為肖特基二極管正向壓降，VCESAT為開關飽和電壓，VIN為輸入電池電壓。

以1MHz的開關頻率運行時，LT3466可實現(xiàn)的最大占空比為96%（典型值）；以200kHz開關頻率運行時，其占空比特提高至99%（典型值）。

    4．2 開關頻率的設定

LT3466采用一種恒定頻率結構，可利用一個連接在RT引腳與地之間的定時電阻器來進行頻率設置，頻率調(diào)節(jié)范圍為200kHz～2MHz。RT引腳的標稱電壓為0.54V。流入定時電阻器的電流用來對內(nèi)部振蕩器電容進行充電和放電。

4．3 電感器的選擇

電感器的額定飽和電流必須高于應用所需求的峰值電流，并要求電感器DCR（銅線電阻）小于1Ω，以減小直流損耗。推薦電感值范圍為10～68μH。

4．4 電容器的選擇

輸入和輸出電容器推薦采用X5R型和X7R型陶瓷電容器，因為它們能在較寬的電壓和溫度范圍內(nèi)保持其容值不變。對于大多數(shù)應用來說，選擇1μF或2.2μF的電容器即可，其耐壓應大于輸入或輸出電壓。

4．5 LED電流的設置

每組LED電流均可通過合適的RFB1和RFB2來單獨設定，公式如下：

RFB1=200mV/ILEDI;RFB1=200mV/ILED2

式中，200mV為反饋基準電壓，對于大多數(shù)白光LED，設計時均應以15～20mA的最大電流來驅動。

    4．6 調(diào)光控制

調(diào)光控制通過CTRL1和CTRL2引腳來實現(xiàn)，共有兩種調(diào)節(jié)方式：一是采用可變DC電壓來調(diào)節(jié)各自LED串的亮度，關系如下：當VCTRL1,2>1.6V:ILED1,2≈(200mV/RFB1,2),當VCTRL1，2<1V:ILED1,2≈(VCTRL1,2/5RFB1,2)二是采用一個可變占空比PWM來調(diào)制LED串的亮度，其電路如圖3所示。PWM信號由一個RC網(wǎng)絡來濾波，并送至CTRL1、CTRL2引腳進行調(diào)制。R1、C1的轉角頻率應遠低于PWM信號的頻率，同時R1也應遠小于CTRL的內(nèi)部組抗（100kΩ）。

5 應用電路

5．1 低輸入電壓應用

LT3466的輸入電壓可低至2.7V，因此可采用兩節(jié)堿性電池或單節(jié)鋰離子電池供電。圖4為單節(jié)鋰離子電池驅動兩組各10個串聯(lián)白光LED的應用電路。圖中，電池與電感器相連，LT3466由3V～5V的邏輯電源電壓供電。

圖5

    5．2 高輸入電壓應用

LT3466的最高輸入電壓可達24V，但能夠驅動的最大LED數(shù)目要受到42V箝位電壓的限制。圖5是采用12V電壓來驅動兩組各24個串聯(lián)白光LED的應用電路。