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.系列(或A8060x，除非指定)，该公司最新一代先进的LED背光驱动器，使用先发制人的升压控制，提供了独特的优势，比传统升压控制方法的PWM调光LED。

PEB控制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

传统升压控制LED驱动器在PWM控制信号改变逻辑状态时，升压开关和LED电流汇合点同时开启或关闭。在正向PWM信号过渡后，电感电流需要多个开关周期才能上升到其稳态值。在此期间，LED电流主要来自输出电容。这种拉伸导致输出电压下降，并可能导致可听到的噪声从MLCC输出电容和大量的输出电压纹波。

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PWM调光操作。同时开启和关闭升压开关和LED电流接收器。

磁滞控制/提高扩展

对上述传统升压控制的改进是在LED电流接收器关闭后延长升压开关一段时间，有效地提高输出电压略高于正常调节电压。这是通过实现一个迟滞控制回路来实现的，当Vout下降到一定电压以下时，该回路会增加Vout调节电压的一个确定的量。这种迟滞(升压扩展)控制允许在比传统升压控制更短的PWM信号时进行操作，从而产生更大的可实现的调光比，但仍然比抢占式升压控制可实现的比例更小。与传统的升压控制类似，迟滞控制方法在升压开关开始时输出电压下降较大，输出电压纹波大，噪声大。

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，
但是升压开关保持了启用的时间来抽出Vout。

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）提供了一种解决方案，导致输出电压纹波显着降低。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。

抢占式升压延迟的计算与优化

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，电感值和LED电流。以下等式可用于近似TPEB设定点：

预先提升公式

式中fs为开关频率，L为升压电感的电感。

它是设置TPEB的理想选择，使LED电流汇在达到平均稳态电感电流的点处接通。TPEB由电阻从A8060x的PEB引脚到地面设置。一旦TPEB近似，A8060X的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。

方程1可以作为一个起点，但它是一个近似值，并不是所有影响行为的因素都被考虑在内。虽然即使没有优化PEB延迟时间也可以显著改善输出电压纹波，但最好是在实验室中通过一些微调优化这个延迟。下面的示例应用程序演示了这种优化的结果。

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。
LED驱动器使用: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

在计算出PEB的近似延迟后，最后在实验室进行构建和评估。此时，可以优化tPEB以最小化Vout纹波。图5和图6分别显示了未优化的PEB延迟和优化的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，但这种纹波可以通过调整tPEB进一步降低，使LED电流接收器一旦达到平均电感电流就打开。在这个例子中，优化将Vout超调从260 mV降低到150 mV。

图5和6- PEB文章

Peb控制降低了输出电容的要求

先发制人式升压控制的输出电压纹波大大小于传统的或迟滞式升压控制。因此，需要更少的输出电容，从而降低了解决方案的尺寸和成本。图7显示了迟滞升压控制LED驱动器和PEB控制LED驱动器的比较。显示了三种不同的Vout轨迹。顶部的轨迹是磁滞升压控制LED驱动器的Vout。下一个轨迹显示PEB控制LED驱动器的Vout，其输出电容与迟滞升压控制设备相同。第三道痕迹是同一个PEB控制设备的Vout，但只有25%的输出电容。即使输出电容大大降低，PEB控制的变换器比迟滞升压控制的变换器输出电压纹波更小。

当PWM过渡高电平时，通过PEB控制，VOUT不会显着过冲。但是，当PWM低时，转换器不调节和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，又减少总VOUT纹波。在比较图7中的两个较低的VOUT迹线时，可以看到减少输出电容的影响。

由陶瓷输出电容产生的可听噪声在具有高VOUT波纹的应用中很常见。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，从而降低可听噪声水平。如图7中的滞后升压控制轨迹所展示的大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。

其他功能

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。

al80600和A80603结合了一个开关变换器和一个集成的升压MOSFET，而A80601, A80602, A80604, A80605, A80606驱动一个外部升压MOSFET以获得更大的输出功率。al80600、A80601、A80603、A80604有4个LED电流接收器，A80602、A80605、A80606有6个LED电流接收器。一些或所有这些电流接收器可以并联用于更高电流的应用。亚博尊贵会员这些器件都可以配置在升压或单端主电感转换器(SEPIC)拓扑中，以覆盖广泛的应用配置。开关转换器是为低EMI而设计的，提供包括可编程开关频率、控制开关转换速率和可编程抖动等功能。

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，则可以使用A8060x的模拟调光特征来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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