先发制人式升压控制提高LED驱动器性能

LED驱动器的脉宽调制(PWM)调光控制领域的最新进展极大地提高了最大可实现的调光比，降低了输出电压纹波，消除了可听到的噪声。本文介绍了一种新型LED驱动器，该驱动器采用专利的先发制人式升压(PEB)控制算法，在使用PWM控制LED调光时减少输出电压纹波。与传统LED驱动控制方法相比，PEB实现了PWM调光的优点。

PWM控制通常用于LED调光，通过一个或多个LED串控制平均电流。这是通过在LED驱动设备的输入端改变控制脉冲的占空比来实现的。

亚博棋牌游戏Allegro MicroSystems的汽车AEC-Q100合格A8060x / Alt8060x.家庭（或A8060x以下除非另有说明），该公司的最新一代先进的LED背光驱动器，采用先发制人的提升控制，提供了对LED的PWM调光的传统升压控制方法的独特优势。

PEB对传统和滞后控制的优点包括：

更低的输出电压纹波允许使用更小的输出电容，减少解决方案的尺寸和成本。
更低的输出电压纹波也消除了陶瓷输出电容的噪音。
它允许更高的PWM调光比（较小的脉冲宽度），同时保持调节。

PWM控制方法

传统的提高控制

当PWM控制信号改变逻辑状态时，传统的Boost控制LED驱动器将其升压开关和LED电流同时接通或断开。在进行积极的PWM信号转换之后，电感电流需要多个切换周期，以升至其稳态值。在此期间，LED电流主要从输出电容中汲取。该绘图使输出电压下垂，并且可以导致来自MLCC输出电容和大量输出电压纹波的可听噪声。

此外，由于输出需要足够的时间来恢复，输出电压下降限制了PWM信号的时间。击穿时间过短，升压变换器没有足够的时间来补充输出电容中的能量，导致输出压降，LED电流调节损失。这严重限制了可以实现的PWM调光比。

图1 - PEB文章

图1：传统的PWM调光操作。升压开关和LED电流宿同时启用和禁用。

滞后控制/升压扩展

上述传统升压控制的改进是为了延长LED电流槽关闭后的时段的升压切换，有效地泵送稍微经常调节电压略微泵送输出电压。这是通过实现滞后控制回路来实现，每当VOUT降至一定电压时，通过确定量增加VOUT调节电压。该滞后（升压扩展）控制允许使用较短的PWM信号跟踪时间而不是传统的增压控制，导致更大的可实现的调光比，但仍然比以抢占升压控制可实现的比例较小。类似于传统的Boost控制，滞后控制方法在升压开关开始时表现出大的输出电压芯片，这可能导致大输出电压纹波和可听噪声。

图2 - PEB文章

图2:滞环控制PWM调光操作。升压开关和LED电流接收器同时开启，
但是升压开关仍然存在抽动VOUT的时间。

先发制人的增压控制

亚博棋牌游戏Allegro MicroSystems专利的先发制人升压控制（PEB）提供了一种导致大幅降低的输出电压纹波的解决方案。PEB还允许随时使用较小的PWM信号操作，允许高达15,000：1的PWM调光比。

PEB控制的工作原理是，相对于升压开关的启动，延迟LED电流接收器的启动。这使得平均电感电流在电流汇打开和需求电流之前有时间增加。结果是输出电压的初始轻微增加;然而，当电流sink接通时，预升压电感电流导致的输出电压下降可以忽略不计。

为了保持精确的PWM控制，在PWM控制信号低过渡后施加相同的PEB延迟。采用这种控制方法，升压开关和电流汇聚同时关闭。

图3 - PEB文章

图3：先发制前升压控制PWM调光操作。LED电流槽保持关闭，直到电感电流足以防止VOUT下垂。

计算和优化先发制人的提升延迟

计算先发制人的提升延迟时，多个因素会影响最佳先发制人的升压延迟时间（TPEB）。这些因素包括但不限于：VIN，VOUT，开关频率，电感器值和LED电流。以下等式可用于近似TPEB设定值：

预先提升公式

式中fs为开关频率，L为升压电感的电感。

设置TPEB是理想的，使得LED电流汇在达到平均稳态电感电流的点时接通。TPEB由来自A8060x的PEB引脚的电阻设置为接地。一旦TPEB近似，A8060x相应数据表的预先假发性升压部分中的PEB延迟与PEB电阻值曲线应该用于确定电阻值。

等式1可以用作起点，但它是一种近似，而不是影响行为的所有因素都被考虑在内。虽然即使是非优化的PEB延迟时间也可以显着提高输出电压纹波，但优选优化该延迟在实验室中进行一些微调。以下示例应用程序演示了该优化的结果。

示例应用程序

以下应用程序将评估和优化的Vout ripple:

LED驱动器每个带6个LED的6个串。
名义Vin: 13.5 V。
输出电压:26.5 V。
输出电流：当电流接收器处于活动状态时，在100 mA /字符串处为6个字符串。
升压电感:10 μH。
开关频率:2mhz。
使用LED驱动程序：Allegro亚博棋牌游戏 Microsystems A80602。

将Vin、Vout、升压电感值和开关频率输入方程1，产生初始tPEB设定点4.8 μs。参考图4，可以确定从A80602的PEB引脚到地的9.6 kΩ值将导致约4.8 μs的延迟。

图4 - PEB文章

图4：A80602 PEB延迟。电阻值与延迟时间。

优化抢占式提升延迟

计算近似PEB延迟后，最后一步是在实验室中构建和评估它。此时，可以优化TPEB以最小化Vout纹波。图5和6分别示出了非优化和优化的PEB延迟。虽然较长的非优化延迟导致非常令人满意的VOUT纹波性能，但是通过调整TPEB，可以进一步降低该纹波，使得LED电流汇在达到平均电感电流后立即开启。在此示例中，优化将VOUT过冲从260mV到150 mV降低。

图5和6- PEB文章

PEB控制可降低输出电容要求

先发制的升压控制导致比传统或滞后升压控制的输出电压纹波显着较小。结果，需要更少的输出电容，导致解决方案尺寸和成本降低。图7示出了滞后升压控制LED驱动器的比较和具有PEB控制的比较。显示了三个不同的VOUT迹线。顶部跟踪是滞后升压控制LED驱动器的VOUT。下一条跟踪显示PEB控制LED驱动器的VOUT，输出电容与滞后升压控制装置相同。第三次迹线是相同的PEB控制设备的VOUT，但仅具有25％的输出电容。即使在这种急剧下降的输出电容，也具有PEB控制的转换器，该转换器表现出比具有滞后升压控制的转换器的较小的输出电压纹波。

当PWM过渡高电平，随着PEB控制，VOUT不会显着过冲。但是，当PWM低时，转换器不是调节和VOUT DROOPS。该下垂取决于输出电容，PWM频率和PWM占空比。对于给定的PWM频率和占空比，更大的输出电容将减少VOUT下垂，然后又减少总VOUT纹波。在比较图7中的两个下vout迹线时，可以看到减少输出电容的效果。

陶瓷输出电容产生的可听噪声在具有高VOUT纹波的应用中很常见。亚博尊贵会员随着电容器壳体的尺寸增加，这种噪音趋于变得更糟。必要的输出电容的减少允许使用较小的外壳尺寸电容器，从而减少可听噪声水平。如图7中的滞后升压控制轨迹所证明的大Vout纹波可能导致某些应用中的可听噪声。亚博尊贵会员PEB控制结果的减少的VOUT纹波解决了这个问题。

图7- PEB文章

图7：Vout纹波，滞后控制与PEB控制。

其他特性

A8060x系列是一个多功能、功能丰富的LED驱动器系列，非常适合于汽车应用，如信息娱乐背光、平视显示器和内外照明。亚博尊贵会员他们是汽车AEC-Q100合格，提供广泛的故障保护功能，并有广泛的输入电压范围，以满足负载转储，停止/启动，和冷曲柄的要求。

ALT80600和A80603将开关转换器与集成升压MOSFET相结合，而A80601，A80602，A80604，A80605，A80606，A80606驱动外部升压MOSFET以获得更大的输出功率。ALT80600，A80601，A80603和A80604具有四个LED电流水槽，而A80602，A80605和A80606具有六个电流水槽。这些电流槽中的一些或全部可以并行连接，可用于更高的电流应用。亚博尊贵会员这些设备中的每一个都可以在升压或单端初级电感器转换器（SEPIC）拓扑中配置，以涵盖各种应用配置。开关转换器设计用于低EMI，提供包括可编程开关频率，受控切换转换速率和可编程抖动的功能。

A8060X系列的先发制人的升压控制允许大量PWM调光比，高达15,000：1。如果需要进一步调光，则A8060x的模拟调光特征可用于将最大调光率增加到150,000：1。

了解更多关于A8060x系列和ALT80600的信息，请访问www.wangzuanquan.com/led-drivers-for-backlighting

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