基于Supertex的以HV9911升压式高亮度LED背光驱动电路技术设计

光电显示 时间:2012-01-14来源:网络

使用在设计参数表中给的10%峰对峰涟波电流,计算输出的涟波电压为:

(公式18)△Vpp= △Io • RLED =0.77V
(公式19)

(公式20)


流过电容的有效涟波电流值为:
(公式21)
  
  步骤八选择断路FET(Q2)
  
  断路FET必需具备与Q1相同的耐压规格,在室温下的导过阻抗(RON,25C)选择在满载输出时,Q2的功率损耗为1%。
  
  (公式22)
  
  步骤九选择输入电容(CIN)
  
  输入电容在闭迥路控制中是相当重要的组件,它是维持稳定的重要项目,不幸的是输入电容的设计相当繁复,设计此电容必须先要找出从输入电源到升压电路的输入端之间的最大感值,LSOURCEMAX(图9a中两个电感值的总和)电源电阻的最大及最小值RSOURCe(图9b中两个电阻值的总和),这将会决定升压电路的特性,电源的电感值及电阻值代表着连接输入电源与升压电路之间导线的阻抗,为了设计输入电容必须合理的做算出这两个参数值,而这两个参数值也和升压电路的稳定性有关。(图10)
图10 Definition of the Source Impedance

假设LSOURCE MAX=1μh(这是此22AWG线长1樟接输入电源及升压电路之间长度所估出的电感量)下一步是选择一个LC共振频率fLC,先设定fLC=0.4fs=80kHz,则输入电路最小值计算式为:
  
  (公式23)

  
  (公式24)
  
  (公式25)
  
  (公式26)RSOURCE MAX=(1-Dmax)2.RLED=1.25
  
  由上列2等式可看出最大电源电阻值是与输入滤波器参数无关,故无法控制它.
  
  但最小电源电阻值却是与输入滤波器的参数有关。最小电源电阻值被计算出为2μΩ,这是非常小的值非常容易达到,但是在某些例子中,导线的最小电源电阻值却大于所想要的值.在这样子的例子中,在导线中加入小电阻(以提供必须的阻尼)或LC的共振频率必须降低到计算出最小电源电阻低于所想要的值。有一点是必须注意的,将输入的2条导线绞在一起可以大幅降低电源电感值。
  
  ■控制回路设计
  
  步骤10选择振荡电阻(RT)
  
  振荡电阻的计算式为:
  
  (公式27)
  
  步骤十一选择2个电流感应电阻(RCS与RS)
  
  输出电流感应电阻的功率消耗必须小于0.15W,这样才能够选用1/4W的电阻。
  
  (公式28)
  
  (公式29)
  
  步骤十二选择参考电流设定分压电阻(Rr1,Rr2)
  
  参考电流IREF的电压设定,可经由2电阻Rr1,Rr2分压自IC内部的参考电压或外部提供的电压。
  
  (公式30)
  
  步骤十三设定斜率补偿电阻(Rslope,Rsc)
  
  因为升压电路被设计为定频操作,必须使用斜率补偿以确保电路稳定.加入电流感应信号的斜率必须为电感电流最大下降斜率的一半,以确峰电流控制方式在任何情形之下均能够稳定操作。这可以用2个电阻Rslope,Rsc来达到斜率补偿功能。
  
  在此例中,电感电流的最大下降斜率为:
  
  (公式32)
(公式34)Rsc=
  
  在这里必须注意,SCpin的最大输出电流为100uA,所以Rslope的最小值建议为25kΩ∼50kΩ。
  
  步骤十四选择电感电流限制电阻(RL1,RL2)
  
  电感的电流被2个因素限制,最大电感电流及加在电感的斜率补偿信号。从REF经2个分压电阻设定CLIM准位。
  
  (公式35)
  
  (公式36)
  
  步骤十五选择旁路电容(CREF.Cpo)
  
  建议一定要在REF及VDD pin加上旁路电容,VDDpin一般建议加1uF陶瓷电容,若使用的FETQg>15nC,则必须将电容加大至2.2uF,REF pin一般建议加0.1=uf陶磁电容。
  
  步骤十六选择过电压保护点的设定(Rovp1.Rovp2)
  
  过电压保护点通常设定比稳态最大输出电压高15%。
  
  (公式37)Vopem.1.15.Vomax=92V
  
  因此设定电阻可由下列二式得知:
  
  (公式38)
  
  步骤十七设计补偿网络
  
  以连续电流模式的升压电路并以峰电流控制方式,对于频率小于十分之一的开关频率,功率级的转移涵数为下:公式40)
  对于此例中,选择交越频率fc=2KHz,这么低的交越频率会产生较大的Cc及Cz.,间接地提供软启动(soft start)的电路。因为HV9911不依靠控制电路的速度来做PWM调光控制的反应而且低交越频率并不会影响PWM调光控制的反应,所以低交越频率也不会影响PWM调光控制的上升及下降时间。在此频率功率级的转移函数的振幅及相位角度可将s=i×(2---pai---×fc)代入(公式40)中得到。
  (公式41)|Gps(s)|fc=2kHz=Aps=0.283
  
  |Gps(s)|fc=2kHz=Φps=-80°
  
  为得到相位边限约Φm=45°通常建议相位边限范围为45°–60°,相位角度必须提升。
  
  (公式42)Φboost=Φm-Φps-90=35°
  
  从(公式3)式中可得知,需使用TypeII补偿使系统稳定,使用(公式5)及(公式8)式可计算出补偿网络的值。
  
  (公式43)
(公式44)


(公式45)

  另外在交越频率下的增益为1(unit gain)等式。
  
  从(公式46)Cz+Cc=10nF、(公式47)Cz/Cc=10nF,将(公式44)(公式47)代入(公式45),可得到:
  
  (公式48)Cc=(Cz+Cc)*Wz)/Wp=2.84nF
  
  从(公式48)、(公式46)可以得到:
  
  (公式49)Cz=7.43nF
  
  从(公式44)、(公式49)可以得到:
  
  (公式50)Rz=1/(WzCz)=20.37KΩ
  
  选择Cc=2.2nF、50V、COG电容
  
  Cz=6.8nF、50V、COG电容
  
  Rz=20.0k、1/8W、1%电阻

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关键词: 驱动 背光 电路 技术 设计 LED 亮度 Supertex 的以 HV9911

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