LT8355-1：高性能雙路LED控制器的深度解析

在電子工程師的日常工作中，LED驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)是一個(gè)常見且關(guān)鍵的任務(wù)。今天，我們要深入探討一款功能強(qiáng)大的雙路LED控制器——LT8355-1，它在高電壓LED應(yīng)用領(lǐng)域有著出色的表現(xiàn)。

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一、產(chǎn)品概述

LT8355-1是一款雙通道DC/DC控制器，專為驅(qū)動(dòng)兩組高電流LED而設(shè)計(jì)。其固定頻率、電流模式架構(gòu)，能在廣泛的電源和輸出電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。電壓反饋引腳不僅可用于輸出電壓調(diào)節(jié)和限制，還具備多種LED保護(hù)功能，使轉(zhuǎn)換器能夠作為恒壓源工作。

產(chǎn)品特性

1. 雙獨(dú)立高壓LED驅(qū)動(dòng)通道：可獨(dú)立控制兩組LED，為設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性。
2. 多種調(diào)光方式：具備128:1的內(nèi)部指數(shù)PWM調(diào)光、雙引腳乘法模擬調(diào)光（CH2）以及20,000:1的外部PWM調(diào)光（100Hz），滿足不同場(chǎng)景的調(diào)光需求。
3. 寬輸入電壓范圍：5V至60V的輸入電壓范圍，適應(yīng)多種電源環(huán)境。
4. 精準(zhǔn)的電流和電壓調(diào)節(jié)：±2%的LED電流調(diào)節(jié)和±2%的輸出電壓調(diào)節(jié)，確保LED的穩(wěn)定發(fā)光。
5. 完善的保護(hù)功能：具備LED短路/開路保護(hù)和指示功能，提高系統(tǒng)的可靠性。
6. 可調(diào)節(jié)的開關(guān)頻率：開關(guān)頻率可在100kHz至2MHz之間調(diào)節(jié)，方便優(yōu)化系統(tǒng)性能。
7. 汽車級(jí)認(rèn)證：AEC - Q100認(rèn)證，適用于汽車應(yīng)用。

二、電氣特性

電源相關(guān)特性

• 工作電源范圍：5V至60V，能適應(yīng)多種電源輸入。
• 輸入靜態(tài)電流：PWM1,2 = 0V時(shí)為3mA，關(guān)機(jī)電流在不同條件下有不同表現(xiàn)，如EN/UVLO = 0.3V時(shí)為0.1μA，EN/UVLO = 1.1V且上升時(shí)為1μA。
• EN/UVLO引腳特性：關(guān)機(jī)閾值典型值為1.25V，上升遲滯約60mV，引腳電流在設(shè)備開啟和關(guān)閉時(shí)有不同的值。

內(nèi)部電壓調(diào)節(jié)器特性

• INTV CC：調(diào)節(jié)電壓典型值為7.5V，具備良好的線路調(diào)節(jié)、負(fù)載調(diào)節(jié)和電流限制特性。
• V REF電壓：典型值為2V，負(fù)載調(diào)節(jié)和電流限制也有明確的參數(shù)。

通道特性

• 電流調(diào)節(jié)：LED電流感測(cè)閾值會(huì)根據(jù)CTRL1,2和IADJ2引腳電壓的不同而變化，同時(shí)具備多種保護(hù)閾值，如LED過流保護(hù)閾值等。
• 輸出電壓調(diào)節(jié)：FB調(diào)節(jié)電壓典型值為1.2V，F(xiàn)B引腳電流和放大器跨導(dǎo)也有相應(yīng)的參數(shù)。

振蕩器特性

• 開關(guān)頻率：通過RT引腳連接的電阻可調(diào)節(jié)開關(guān)頻率，不同的RT阻值對(duì)應(yīng)不同的開關(guān)頻率。
• 通道頻率差異：CH2開關(guān)頻率比CH1至少快5.5%，以減少可聽噪聲。

驅(qū)動(dòng)和故障檢測(cè)特性

• 外部NMOS和PMOS驅(qū)動(dòng)：具備明確的上拉和下拉電阻、上升和下降時(shí)間等參數(shù)。
• 故障檢測(cè)：能檢測(cè)LED開路、過壓、短路和過流等故障，不同故障有相應(yīng)的閾值和處理方式。

內(nèi)部PWM發(fā)生器特性

• PWM引腳特性：不同的PWM引腳電壓對(duì)應(yīng)不同的占空比，具備最小和最大占空比，以及明確的電壓步長(zhǎng)和時(shí)鐘頻率。

三、引腳功能

驅(qū)動(dòng)相關(guān)引腳

• PWMTG1, PWMTG2：用于外部串聯(lián)PMOS開關(guān)的高端柵極驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)負(fù)載斷開和故障處理。
• ISN1, ISN2和ISP1, ISP2：分別連接到LED電流反饋感測(cè)電阻的低端和高端，用于感測(cè)LED電流。

反饋和控制引腳

• FB1, FB2：輸出電壓反饋引腳，用于輸出電壓調(diào)節(jié)和限制。
• V C1, V C2：內(nèi)部誤差放大器節(jié)點(diǎn)，用于補(bǔ)償。
• CTRL1, CTRL2和IADJ2：用于設(shè)置LED電流感測(cè)電阻調(diào)節(jié)閾值，實(shí)現(xiàn)連續(xù)模擬調(diào)光。

其他引腳

• PWM1, PWM2：用于PWM調(diào)光，支持外部PWM和內(nèi)部PWM兩種模式。
• RT：連接電阻以設(shè)置開關(guān)頻率和PWM調(diào)光頻率。
• V REF：提供2V的參考電壓，可用于設(shè)置其他引腳的電壓。
• EN/UVLO：用于設(shè)備的開啟和關(guān)閉，以及輸入欠壓鎖定。
• V IN：輸入電源引腳，需進(jìn)行本地旁路。
• INTV CC：內(nèi)部電路的電壓供應(yīng)引腳，需連接電容。
• SENSEN1, SENSEN2和SENSEP1, SENSEP2：連接到開關(guān)電流感測(cè)電阻的負(fù)端和正端。
• GATE1, GATE2：外部NMOS功率開關(guān)柵極驅(qū)動(dòng)。
• GND：接地引腳，暴露焊盤需焊接到接地平面。

四、工作原理

基本工作模式

LT8355-1是一款雙通道恒頻、恒流/恒壓（CC/CV）升壓功率級(jí)控制器。在每個(gè)時(shí)鐘周期開始時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)設(shè)置SR鎖存器控制柵極驅(qū)動(dòng)器，外部NMOS開關(guān)導(dǎo)通，電感電流線性增加。當(dāng)開關(guān)電流超過內(nèi)部需求電流時(shí)，開關(guān)關(guān)閉。

調(diào)光方式

• 模擬調(diào)光：通過CTRL1,2和IADJ2引腳設(shè)置LED電流感測(cè)電阻調(diào)節(jié)閾值，實(shí)現(xiàn)連續(xù)模擬調(diào)光。
• PWM調(diào)光：支持外部PWM和內(nèi)部PWM兩種模式。外部PWM由用戶提供的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)，內(nèi)部PWM根據(jù)PWM引腳的模擬電壓選擇預(yù)定的占空比值，且PWM引腳電壓與占空比值呈指數(shù)關(guān)系。

保護(hù)機(jī)制

• 過壓保護(hù)：當(dāng)FB引腳電壓超過調(diào)節(jié)閾值時(shí)，檢測(cè)到過壓事件，采取相應(yīng)措施。
• 短路保護(hù)：當(dāng)FB引腳電壓低于300mV（典型，排除啟動(dòng)時(shí)）時(shí)，檢測(cè)到短路事件。
• 過流保護(hù)：當(dāng)LED電流感測(cè)電阻電壓超過670mV（典型）時(shí)，開關(guān)停止，軟啟動(dòng)復(fù)位。

五、應(yīng)用信息

編程LED電流

通過串聯(lián)一個(gè)電阻（RILED）可輕松編程LED串的滿量程電流，通常將LED電流感測(cè)電阻放置在LED串的高端，并采用開爾文連接。對(duì)于不同的LED電流，可選擇合適功率的電阻。

調(diào)節(jié)LED電流

CTRL1,2和IADJ2引腳可實(shí)現(xiàn)模擬調(diào)光，通過改變這些引腳的電壓，可調(diào)節(jié)LED電流感測(cè)電阻上的調(diào)節(jié)電壓，從而改變LED電流。同時(shí)，這些引腳也可用于PWM調(diào)光。

設(shè)置輸出調(diào)節(jié)電壓

通過連接一個(gè)電阻分壓器從輸出電壓到FB引腳，可設(shè)置輸出調(diào)節(jié)電壓。在某些配置中，可能需要使用電平轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓模式控制。

設(shè)置開關(guān)和PWM頻率

通過在RT引腳連接一個(gè)電阻到地，可設(shè)置開關(guān)頻率和PWM調(diào)光頻率。CH2開關(guān)頻率比CH1至少快5.5%，啟動(dòng)時(shí)開關(guān)頻率會(huì)降低，以確保電感電流在啟動(dòng)時(shí)能正常上升。

PWM調(diào)光

PWM調(diào)光可實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍的LED負(fù)載調(diào)光，LT8355-1提供了可選的負(fù)載斷開功能，通過連接一個(gè)PMOS與負(fù)載串聯(lián)，并將其柵極連接到PWMTG引腳，可實(shí)現(xiàn)更快的開關(guān)速度和更短的瞬態(tài)穩(wěn)定時(shí)間。PWM1,2引腳支持外部PWM和內(nèi)部PWM兩種模式。

其他特性

• 擴(kuò)頻頻率調(diào)制：內(nèi)部擴(kuò)頻頻率調(diào)制始終啟用，以降低EMI。
• 最大占空比：由于存在最小關(guān)斷時(shí)間，占空比無(wú)法達(dá)到100%，最大占空比隨頻率變化。
• 最大開關(guān)電流：開關(guān)電流限制可防止系統(tǒng)組件損壞，不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的LED電流和開關(guān)電流有不同的關(guān)系。
• 環(huán)路補(bǔ)償：通過在V C引腳和地之間連接一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)，可確?？刂骗h(huán)路的穩(wěn)定運(yùn)行。
• 電容和電阻選擇：包括輸入和輸出電容、肖特基整流器、電感、功率PMOS和NMOS、感測(cè)電阻等的選擇都有相應(yīng)的原則和計(jì)算公式。
• LED故障事件：能檢測(cè)多種LED故障，并根據(jù)故障類型采取不同的處理方式。
• 軟啟動(dòng)：采用內(nèi)部軟啟動(dòng)，防止啟動(dòng)時(shí)的電流浪涌。
• 使用EN/UVLO引腳：可用于設(shè)備的開啟和關(guān)閉，以及輸入欠壓鎖定，具備遲滯特性。
• 低電壓?jiǎn)?dòng)：某些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能需要在低電壓下啟動(dòng)，此時(shí)不建議使用LED電流的低端感測(cè)。
• 熱關(guān)斷規(guī)劃：當(dāng)內(nèi)部溫度超過170°C（典型）時(shí)，設(shè)備會(huì)自動(dòng)關(guān)斷。
• PCB布局指南：PCB布局對(duì)系統(tǒng)性能至關(guān)重要，需要注意IC和功率組件的電氣和熱連接，合理設(shè)計(jì)接地平面和功率路徑。

六、典型應(yīng)用

文檔中給出了多種典型應(yīng)用電路，如雙32W升壓LED驅(qū)動(dòng)器、雙35W降壓 - 升壓模式LED驅(qū)動(dòng)器、完整汽車前照燈解決方案、雙10W降壓模式高開關(guān)頻率（2MHz）LED驅(qū)動(dòng)器、升壓LED驅(qū)動(dòng)器作為降壓模式LED驅(qū)動(dòng)器的預(yù)升壓等。這些應(yīng)用電路展示了LT8355-1在不同場(chǎng)景下的應(yīng)用，同時(shí)還給出了效率與輸入電壓的關(guān)系、故障檢測(cè)和響應(yīng)等相關(guān)的測(cè)試數(shù)據(jù)和波形。

七、總結(jié)

LT8355-1是一款功能豐富、性能出色的雙路LED控制器，具備多種調(diào)光方式、完善的保護(hù)功能和寬輸入電壓范圍等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，電子工程師需要根據(jù)具體的需求，合理選擇外部組件，優(yōu)化PCB布局，以充分發(fā)揮該控制器的性能。同時(shí)，對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，需要注意一些特殊的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，如低電壓?jiǎn)?dòng)、熱管理等。希望通過本文的介紹，能幫助大家更好地了解和使用LT8355-1。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)交流討論。