ZHDA231 July   2026 TPS922050 , TPS922051 , TPS922052 , TPS922053 , TPS922054 , TPS922055 , TPS923650 , TPS923651 , TPS923652 , TPS923653 , TPS923654 , TPS923655

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2精确调光控制与增强的调光比
  6. 3改善调光性能的关键因素
    1. 3.1 LED 电流趋稳时间缩短与过冲电流抑制
    2. 3.2 LED 灯串关闭状态发光抑制
    3. 3.3 开关启动电压调整
    4. 3.4 低 LED 满量程电流的改善
  7. 4应用电路设计指南
    1. 4.1 CSP 与 CSN 的 CFLT 和 RFLT 设计
    2. 4.2 UVP 和 OVP 电阻器的设计
  8. 5总结
  9. 6参考资料

LED 电流趋稳时间缩短与过冲电流抑制

输出电容器 COUT 可降低流经 LED 灯串的高频电流纹波。过大的电流纹波会增加 LED 灯串中的 RMS 电流,从而会增加 LED 温度。然而,增加输出电容也会导致边沿到边沿的响应时间(从 PWM 控制到 LED 电流)变长。对于 DLP 投影仪和激光电视等应用,对上升和下降时间有着严格的要求,因为这会影响激光驱动器性能。图 3-3 展示了激光驱动器性能的关键参数。图 3-4图 3-5 展示了当有效 COUT = 4μF 且 COUT = 34μF 时,EN/PWM、IL 和 ILED 在 EN/PWM 上升沿和下降沿期间的波形。测试条件:VIN = 24V,4 个 WLED,最大 LED 电流为 2A,FreqPWM = 1kHz。在电感式快速调光下,COMP 引脚电压在 PWM 关闭期间几乎保持恒定,使电感器电流在 PWM 从关闭转为导通时能快速上升到目标值。此外,实验结果表明,较大的 COUT 会导致更长的 LED 电流趋稳时间。表 3-1 展示了不同 COUT 值对应的上升/下降时间的比较情况。

 响应时间的关键参数图 3-3 响应时间的关键参数




图 3-4 COUT = 4μF 时 IL、SW 和 ILED 的波形




图 3-5 COUT = 34μF 时 IL、SW 和 ILED 的波形
表 3-1 不同 COUT 的上升/下降时间比较
COUT_eff trise tfall
34uF 41us 41us
4uF 7us 7us

建议使用简单的积分补偿器,以在宽工作范围内实现稳定运行。图 3-6 展示了 TPS922051 在不同补偿电容器下的环路增益和相位裕度仿真波特图。仿真条件:VIN = 24V,6 个 WLED,最大 LED 电流为 2A。





图 3-6 环路增益和相位裕度仿真波特图

降压转换器表现为单极点系统,并因开关行为带来额外的相位滞后。补偿电容器的选择既会影响瞬态响应,也会影响 PWM 调光性能。要限制 PWM 信号 (PDIM) 上升沿的 LED 电流过冲,建议使用较大的补偿电容器(具有较低的交叉频率)。要改善瞬态响应,建议使用较小的补偿电容器(具有较高的交叉频率)。

对于 TPS922051/0,实现了电感式快速调光 (IFD),这意味着在 PWM 关闭期间 COMP 引脚电压几乎保持恒定,使电感器电流在 PWM 再次导通时能快速上升到目标值。

然而,在启动期间(或当 PWM 关闭时间非常长时),COMP 电压从 0V 开始,降低了 IFD 的有效性。这解释了响应时间变长的原因。图 3-7图 3-8图 3-9 展示了不同 CCOMP 值(220pF、1nF、6.8nF)在长 PWM 关闭时间下的 PWM 调光性能。测试条件:VIN = 24V,6 个 WLED,最大 LED 电流为 2A,FreqPWM = 10Hz。

 CCOMP=220pF 时 DIM、COMP、IL 和 ILED 的启动波形图 3-7 CCOMP=220pF 时 DIM、COMP、IL 和 ILED 的启动波形
 CCOMP=1nF 时 DIM、COMP、IL 和 ILED 的启动波形图 3-8 CCOMP=1nF 时 DIM、COMP、IL 和 ILED 的启动波形
 CCOMP=6.8nF 时 DIM、COMP、IL 和 ILED 的启动波形图 3-9 CCOMP=6.8nF 时 DIM、COMP、IL 和 ILED 的启动波形

结果表明,更小的 CCOMP 会带来更快的使能延迟与上升时间(从 DIM 拉高到 LED 电流达到目标值)。对于条形码阅读器等应用,目标物体在移动且使用全局快门,PWM 可能保持低电平数小时,然后被激活产生单个脉冲。LED 电流必须在第一个脉冲就准备好,且具有快速的响应时间,通常不到 10-20μs。在这种情况下,优化 CCOMP 是改善响应时间的有效方法。

阻尼电阻器 RDAMP 从 COMP 引脚连接至接地。对于 PWM 调光,RDAMP 有助于在 DIM 从低电平切换到高电平时抑制电流过冲。较小的 RDAMP 允许 VCOMP 在 PWM 关闭期间放更多电,导致在 EN/PWM 拉至高电平时,LED 电流趋稳时间更长。然而,其缺点是由于引入了偏移电流,会降低整个电流范围内的 LED 电流精度。

以 VIN = 24V,使用 4 个 WLED,最大 LED 电流为 4A 的应用为例。图 3-10图 3-11 展示了使用和不使用 RDAMP (2MΩ) 时的 EN/PWM、SW、IL 和 ILED 波形。结果表明,添加 RDAMP 有助于抑制 PWM 上升沿的 LED 电流过冲。

 不使用 RDAMP 时 EN/PWM、SW、IL 和 ILED 的波形图 3-10 不使用 RDAMP 时 EN/PWM、SW、IL 和 ILED 的波形
 RDAMP= 2MΩ 时的 EN/PWM、SW、IL 和 ILED 的波形图 3-11 RDAMP= 2MΩ 时的 EN/PWM、SW、IL 和 ILED 的波形