LT3763：高電流降壓 LED 驅(qū)動(dòng)控制器的卓越之選

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，尋找一款性能出色、功能豐富的 LED 驅(qū)動(dòng)控制器至關(guān)重要。今天，我們就來(lái)深入探討 Linear 公司的 LT3763，這是一款 60V 高電流降壓 LED 驅(qū)動(dòng)控制器，它在眾多應(yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出了卓越的性能。

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一、產(chǎn)品概述

LT3763 是一款固定頻率、同步降壓 DC/DC 控制器，能夠精確調(diào)節(jié)高達(dá) 20A 的輸出電流。其平均電流模式控制器可在 0V 至 55V 的寬輸出電壓范圍內(nèi)維持電感電流調(diào)節(jié)。該控制器具有諸多出色的特性，適用于多種應(yīng)用領(lǐng)域。

特性亮點(diǎn)

1. 精確的電流控制：能精確控制輸入和輸出電流，電流調(diào)節(jié)精度達(dá)±6%，電壓調(diào)節(jié)精度為±1.5%。
2. 寬輸入輸出范圍：輸入電壓范圍為 6V 至 60V，輸出范圍高達(dá) 55V，可滿足不同應(yīng)用的需求。
3. 高效調(diào)光功能：具備 3000:1 的真彩色 PWM? 調(diào)光功能，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的亮度調(diào)節(jié)。
4. 低功耗設(shè)計(jì)：關(guān)機(jī)電流小于 2μA，有助于降低系統(tǒng)功耗。
5. 全面的保護(hù)與監(jiān)測(cè)：具有輸入和輸出電流監(jiān)測(cè)與限制功能，能進(jìn)行開(kāi)路、短路和 C/10 故障檢測(cè)，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
6. 散熱優(yōu)化封裝：采用熱增強(qiáng)型 28 引腳 FE 封裝，有利于散熱，提高系統(tǒng)的可靠性。

應(yīng)用領(lǐng)域

• 高功率建筑照明：為大型建筑的照明系統(tǒng)提供穩(wěn)定、高效的驅(qū)動(dòng)。
• 汽車(chē)照明：滿足汽車(chē)照明對(duì)高亮度、高可靠性的要求。
• 航空和海洋閃光燈：適用于航空和海洋領(lǐng)域的特殊照明需求。
• 太陽(yáng)能充電器和激光二極管：在太陽(yáng)能充電和激光二極管驅(qū)動(dòng)方面發(fā)揮重要作用。

二、電氣特性分析

絕對(duì)最大額定值

電氣參數(shù)

在不同的工作條件下，LT3763 的各項(xiàng)電氣參數(shù)表現(xiàn)穩(wěn)定。例如，輸入電壓范圍為 6V 至 60V，供應(yīng)欠壓鎖定從低到高的閾值為 3.75V 至 4.25V 等。這些參數(shù)為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了重要的參考依據(jù)。

三、工作原理剖析

控制模式

LT3763 采用固定頻率、平均電流模式控制，可獨(dú)立于輸出電壓精確調(diào)節(jié)電感電流。電流控制環(huán)有兩個(gè)主要輸入，由模擬控制引腳 CTRL1 和 CTRL2 的電壓決定，較低的電壓確定調(diào)節(jié)后的輸出電流。此外，F(xiàn)BIN 引腳為電流控制環(huán)提供第三個(gè)輸入，用于通過(guò)控制電感電流來(lái)調(diào)節(jié)輸入電壓。

保護(hù)機(jī)制

• 過(guò)流保護(hù)：當(dāng)電感電流在 SENSE+ 和 SENSE– 引腳產(chǎn)生的電壓大于 85mV 時(shí)，觸發(fā)過(guò)流限制，逐周期限制電流，達(dá)到過(guò)流水平時(shí)立即停止開(kāi)關(guān)。
• 過(guò)壓保護(hù)：當(dāng) FB 引腳電壓超過(guò) 1.515V 時(shí)，設(shè)置內(nèi)部過(guò)壓標(biāo)志，短暫停止開(kāi)關(guān)。
• 熱關(guān)斷保護(hù)：熱關(guān)斷的上升閾值設(shè)定為 165°C，具有 -5°C 的滯后。熱關(guān)斷時(shí)，停止所有開(kāi)關(guān)操作，器件進(jìn)入復(fù)位模式。

頻率設(shè)置與同步

開(kāi)關(guān)頻率由 RT 引腳的電阻決定，范圍為 200kHz 至 1MHz。也可通過(guò) SYNC 引腳與外部時(shí)鐘同步，外部時(shí)鐘的邏輯低電平應(yīng)低于 1.5V，邏輯高電平應(yīng)高于 2.175V，且輸入頻率應(yīng)比 RT 引腳電阻確定的頻率高 20%。

四、應(yīng)用設(shè)計(jì)指南

電感選擇

電感的選擇應(yīng)使峰 - 峰紋波電流約為輸出電流的 30%?？墒褂霉?(L=left(frac{V{I N} cdot V{0}-V{0}^{2}}{0.3 cdot f{S W} cdot I{0} cdot V{I N}}right)) 來(lái)計(jì)算電感值，其中 (V{0}) 為輸出電壓，(V{IN }) 為輸入電壓，(I{0}) 為電感中的最大調(diào)節(jié)電流，(f{SW }) 為開(kāi)關(guān)頻率。同時(shí)，電感的飽和電流應(yīng)至少比最大調(diào)節(jié)電流高 20%。

MOSFET 選擇

選擇開(kāi)關(guān) MOSFET 時(shí)，需考慮總柵極電荷 ((Q{G}))、導(dǎo)通電阻 (RDS(ON))、柵 - 漏電荷 ((Q{GD})) 等參數(shù)。對(duì)于高側(cè) MOSFET，在高輸入電壓下，可選擇具有較高 RDS(ON) 和較低 (Q{G}) 的器件以優(yōu)化效率。低側(cè) MOSFET 應(yīng)選擇具有最低 RDS(ON) 且總柵極電荷 (Q{G}) 不超過(guò) 30nC 的器件。

電容選擇

• 輸入電容：輸入電容應(yīng)根據(jù)輸出電流大小進(jìn)行選擇，每 1A 輸出電流至少選用 2μF 的電容，并靠近高側(cè) MOSFET 放置。同時(shí)，在 (V_{IN }) 和地之間靠近 (VIN) 引腳和封裝暴露焊盤(pán)處放置一個(gè) 4.7μF 的陶瓷電容，以提高噪聲免疫力。
• 輸出電容：輸出電容需具有極低的 ESR 以減少輸出紋波，大多數(shù)設(shè)計(jì)中每安培負(fù)載電流至少使用 20μF 的電容?？刹捎枚鄠€(gè)低 ESR 陶瓷電容并聯(lián)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)最低的 ESR。
• (C_{BOOST }) 電容：(C_{BOOST }) 電容的大小應(yīng)在 50nF 至 220nF 之間，對(duì)于高柵極電荷的高電流開(kāi)關(guān) MOSFET，可選用 220nF 的電容。
• (INTV CC) 電容：(INTV _{CC}) 引腳的旁路電容應(yīng)大于 22μF，且 ESR 應(yīng)低于 50mΩ，以確保穩(wěn)定性。對(duì)于驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O電荷大于 44nC 的 MOSFET，每納庫(kù)侖總柵極電荷使用 0.5μF 的電容。

軟啟動(dòng)功能

與傳統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)器不同，LT3763 利用軟啟動(dòng)功能控制調(diào)節(jié)后的電感電流。充電電流為 11μA，只要 SS 引腳電壓低于 CTRL1 和 CTRL2，就會(huì)降低設(shè)定電流。

電流調(diào)節(jié)與監(jiān)測(cè)

• 輸出電流調(diào)節(jié)：通過(guò)向 CTRL1 引腳施加模擬電壓來(lái)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)后的負(fù)載電流。
• 輸入電流監(jiān)測(cè)：可在 IVINMON 引腳監(jiān)測(cè)輸入電流，該引腳輸出 0V 至 1V 的電壓，對(duì)應(yīng) IVINP 和 IVINN 之間 0mV 至 50mV 的電壓變化。
• 輸出電流監(jiān)測(cè)：ISMON 引腳可提供輸出電流的監(jiān)測(cè)電壓，電壓從 0V 線性增加到 1V，對(duì)應(yīng) SENSE+ 和 SENSE– 之間 0mV 至 50mV 的電壓增加。

電壓調(diào)節(jié)與過(guò)壓保護(hù)

LT3763 使用 FB 引腳調(diào)節(jié)輸出電壓并提供過(guò)壓鎖定功能。調(diào)節(jié)后的輸出電壓通過(guò)從輸出到 FB 引腳的電阻分壓器進(jìn)行編程，當(dāng)輸出電壓接近編程水平時(shí)，電壓誤差放大器會(huì)覆蓋 CTRL1 以設(shè)置電感電流并調(diào)節(jié) (V_{OUT })。當(dāng)輸出電壓超過(guò)調(diào)節(jié)電壓水平的 125% 時(shí)，設(shè)置內(nèi)部過(guò)壓標(biāo)志，停止開(kāi)關(guān)操作。

故障檢測(cè)與低電流檢測(cè)

• 故障檢測(cè)：當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)開(kāi)路或短路事件時(shí)，F(xiàn)AULT 引腳會(huì)被拉低至地。短路定義為 (V_{FB}) 低于 0.25V，開(kāi)路條件下，當(dāng) FB 高于 1.16V 且電感電流小于最大設(shè)定值的 10%（C/10）時(shí)，F(xiàn)AULT 引腳會(huì)指示該事件。
• 低電流檢測(cè)：當(dāng)電感電流降至最大電流的 10% 時(shí)，C/10 比較器會(huì)禁用低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器，轉(zhuǎn)換器會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為不連續(xù)傳導(dǎo)模式。在電池充電應(yīng)用中，低電流檢測(cè)可作為電池進(jìn)入涓流充電階段的指示。

PWM 驅(qū)動(dòng)與操作

LT3763 包含一個(gè) PWM 驅(qū)動(dòng)器，用于控制連接到輸出的 LED 調(diào)光。當(dāng) PWM 引腳電壓高于 2.175V 時(shí)，驅(qū)動(dòng)器會(huì)拉高連接到 PWM_OUT 引腳的外部 N 溝道 MOSFET 的柵極；當(dāng)電壓低于 1.5V 時(shí)，拉低柵極。PWM 調(diào)光脈沖寬度應(yīng)長(zhǎng)于兩個(gè)開(kāi)關(guān)周期。

五、典型應(yīng)用案例

20A 脈沖寬度調(diào)制單 LED 驅(qū)動(dòng)器

該應(yīng)用中，輸入電壓范圍為 10V 至 30V，輸出電壓為 6V，最大電流為 20A。通過(guò)合理選擇電感、MOSFET、電容等元件，實(shí)現(xiàn)了高效、穩(wěn)定的 LED 驅(qū)動(dòng)。

1A 五 LED 驅(qū)動(dòng)器

適用于輸入電壓為 32V 至 60V 的場(chǎng)景，輸出電壓為 30V，最大電流為 1A。該設(shè)計(jì)滿足了多個(gè) LED 同時(shí)驅(qū)動(dòng)的需求。

3.3A 六電池（36V）SLA 電池充電器

為 SLA 電池充電提供了穩(wěn)定的電流，輸入電壓為 48V，輸出電壓為 45V，最大電流為 3.3A。

20A 同步 5V 調(diào)節(jié)器

實(shí)現(xiàn)了 7V 至 30V 輸入電壓下 5V、20A 的穩(wěn)定輸出，可應(yīng)用于對(duì)電壓穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合。

350W 白色 LED 驅(qū)動(dòng)器

在輸入電壓為 48V 的情況下，為白色 LED 提供高達(dá) 10A 的電流，輸出電壓為 37V，適用于高功率照明應(yīng)用。

70W 太陽(yáng)能能量收集器

兼容最大功率點(diǎn)調(diào)節(jié)，輸入電壓最高可達(dá) 60V，輸出電壓最大為 14V，可有效利用太陽(yáng)能進(jìn)行能量收集。

六、總結(jié)

LT3763 作為一款高性能的 60V 高電流降壓 LED 驅(qū)動(dòng)控制器，憑借其精確的電流控制、寬輸入輸出范圍、豐富的保護(hù)功能和高效的調(diào)光特性，在眾多應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。電子工程師在設(shè)計(jì)相關(guān)電路時(shí)，可根據(jù)具體需求，結(jié)合本文提供的應(yīng)用設(shè)計(jì)指南，合理選擇和使用 LT3763，以實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。你在使用 LT3763 或其他類似控制器時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。