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。

雷竞技竞猜下载Allegro MicroSystems的汽车AEC-Q100合格A8060x / Alt8060x.系列（或A8060x，除非另有规定），该公司最新一代的先进LED背光驱动器，使用先发制人的升压控制，为LED的PWM调光提供优于传统升压控制方法的独特优势。

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

当PWM控制信号改变逻辑状态时，传统的升压控制LED驱动器会同时打开或关闭升压开关和LED电流。经过正向PWM信号转换后，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器。该消耗会导致输出电压下降，并可能导致MLCC输出电容器发出声音噪声和严重的输出电压纹波。

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。

滞后控制/升压扩展

对上述传统升压控制的改进是，在LED电流接收器关闭后将升压开关延长一段时间，有效地将输出电压提升到略高于正常调节电压的水平。这是通过实施滞后控制回路来实现的，该回路在Vout降至一定电压以下时将Vout调节电压增加一定量。这种滞后（升压扩展）控制允许使用比传统升压控制更短的PWM信号接通时间进行操作，从而产生更大的可实现调光比，但仍然比抢占式升压控制更小。与传统的boost控制类似，滞环控制方法在boost开关开始时会出现较大的输出电压骤降，这会导致较大的输出电压纹波和声音噪声。

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，
但是升压开关保持了启用的时间来抽出Vout。

先发制人的增压控制

雷竞技竞猜下载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控制信号变低后施加相同的PEB延迟。采用这种控制方法，升压开关和电流接收器同时关闭。

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。

抢占式增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。
使用的LED驱动器：Allegro雷竞技竞猜下载 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和图6分别显示了未优化和优化的PEB延迟。虽然较长的非优化延迟会产生非常令人满意的Vout纹波性能，但可以通过调整tPEB进一步降低纹波，以便LED电流汇在达到平均电感电流后立即开启。在本例中，优化将Vout超调量从260 mV降至150 mV。

图5和6- PEB文章

Peb控制降低了输出电容的要求

先发制人的升压控制比传统或滞后升压控制的输出电压纹波小得多。因此，所需的输出电容要少得多，从而降低了解决方案的尺寸和成本。图7显示了滞后升压控制LED驱动器与PEB控制LED驱动器的比较。显示了三种不同的Vout记录道。顶部轨迹是滞后升压控制LED驱动器的Vout。下一个轨迹显示PEB控制LED驱动器的Vout，其输出电容与滞后升压控制装置相同。第三道是相同PEB控制设备的Vout，但只有25%的输出电容。即使在输出电容大幅降低的情况下，采用PEB控制的变换器的输出电压纹波也比采用滞环升压控制的变换器小。

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。雷竞技最新网址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。雷竞技最新网址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。

其他特征

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。雷竞技最新网址他们是汽车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结合在一起，而A80601、A80602、A80604、A80605、A80606驱动外部升压MOSFET以获得更大的输出功率。ALT80600、A80601、A80603和A80604有四个LED电流接收器，而A80602、A80605和A80606有六个电流接收器。部分或所有这些电流接收器可并联连接，以用于更高电流的应用。这些设备中的每一个都可以配置为boost或单端初级电感转换器（SEPIC）拓扑，以覆盖广泛的应用配置。开关转换器设计用于低EMI，提供包括可编程开关频率、受控开关转换速率和可编程抖动在内的功能。雷竞技最新网址

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.wasanxing.com/led-drivers-for-backlighting

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