双输出升压型转换器LT3466

  摘要：LT3466是凌特公司生产的一款全功能双输出升压型DC/DC转换器，可驱动多达20个白光LED，并具有中启动、LED开路保护及欠压闭锁等功能。文中介绍了LT3466芯片的结构特点、工作原理、设计方法及应用电路。
  关键词：升压型转换器 肖特基二极管 欠压闭锁 LED开路保护
1 主要特点
LT3466是一款全功能双输出升压型DC/DC转换器。它可以宽输入电压范围内驱动多达20个白光LED，并可为串联LED提供相等的LED电流，从而获得均匀的显示亮度，省去了镇流电路器，可节省PCB空间。LT3466内含两个独立的转换器，能够驱动两组不对称的LED，并可对两组LED进行单独调光和关断控制。LT3466主要应用于便携式电子设备的主/副液晶显示屏背光源，如数码相机、笔记本电脑、PDA、蜂窝式移动电话等。
2 LT3466的引脚功能
LT3466采用超小型10引脚DFN封装，可脚排列如图1所示。
LT3466的主要特点如下：
·内置肖特基二极管；
·可用单电阻器将工作频率设定在200kHz～2MHz范围内；
·中启动功能可消除开机产生的浪涌电流；
·LED开路箝位保护（VOUT的最大值为42V）；
·在3.6V电源电压条件下，以15mA的电流驱动16个白光LED（每个驱动器驱动8个LED），其效率高达81%；
·输入电压范围宽达2.7V～24V；
·最大占空比可达99%（RT取267kΩ）。
3 工作原理
图2所示是LT3466的内部电路结构。LT3466采用恒定频率、电流模式控制电路来实现电压和负载调节，其内部包含两个相同且完全独立的PWM转换器。上电时，输出电压VOUT1、VOUT2通过各自的电感器和内部肖特基二极管被充电至高电平，以接通带隙基准、启动偏压和振荡器。在每个振荡周期的始端，功率开关VT1或VT2导通。VIN与斜坡信号叠加之和输入PWM比较器A2的正极，当该电压超过A2负输入电平时，基准电压将功率开关关断。A2负输入端上的电平由误差放大器A1设定，即反馈电平与200mV基准电平之差的放大信号。误差放大器A1的输出可设定电感器L1中的正峰值电流电平，使输出保持在调节状态。
图2
  CTRL1与CTRL2引脚用来调节内部基准电压。当CTRL1和CTRL2均被拉至50mV以下时，LT3466进入待机状态。通过CTRL1和CTRL2引脚可对两个转换器单独进行调光和待机控制。
当其中一组LED与电路断接或发生开路故障时，其相应转换器的输出电平被箝位于42V，并以较低的频率进行开关操作，最大限度地降低了输入电流，但另一个转换器仍继续工作。
LT3466含有两个独立的软启动电路，能限制启动过程中的浪涌电流。当某个转换器的CTRL引脚从低电平拉至高电平时，转换器会进入软启动模式。当驱动较多的LED时，软启动性能会有所下降。
当输入电压降至2.1V（典型值）以下时，欠压闭锁电路立即动作，将两个转换器全部关断，从而防止电源电压过低而引起器件工作不稳定。
4 电路设计
4．1 占空比
升压型转换器的占空比由下式给出：
D=（VOUT+VD-VIN）/（VOUT+VD-VSESAT）
式中：VOUT为输出电压，VD为肖特基二极管正向压降，VCESAT为开关饱和电压，VIN为输入电池电压。
以1MHz的开关频率运行时，LT3466可实现的最大占空比为96%（典型值）；以200kHz开关频率运行时，其占空比特提高至99%（典型值）。
  4．2 开关频率的设定
LT3466采用一种恒定频率结构，可利用一个连接在RT引脚与地之间的定时电阻器来进行频率设置，频率调节范围为200kHz～2MHz。RT引脚的标称电压为0.54V。流入定时电阻器的电流用来对内部振荡器电容进行充电和放电。
4．3 电感器的选择
电感器的额定饱和电流必须高于应用所需求的峰值电流，并要求电感器DCR（铜线电阻）小于1Ω，以减小直流损耗。推荐电感值范围为10～68μH。
4．4 电容器的选择
输入和输出电容器推荐采用X5R型和X7R型陶瓷电容器，因为它们能在较宽的电压和温度范围内保持其容值不变。对于大多数应用来说，选择1μF或2.2μF的电容器即可，其耐压应大于输入或输出电压。
4．5 LED电流的设置
每组LED电流均可通过合适的RFB1和RFB2来单独设定，公式如下：
RFB1=200mV/ILEDI;RFB1=200mV/ILED2
式中，200mV为反馈基准电压，对于大多数白光LED，设计时均应以15～20mA的最大电流来驱动。
  4．6 调光控制
调光控制通过CTRL1和CTRL2引脚来实现，共有两种调节方式：一是采用可变DC电压来调节各自LED串的亮度，关系如下：当VCTRL1,2>1.6V:ILED1,2≈(200mV/RFB1,2),当VCTRL1，2<1V:ILED1,2≈(VCTRL1,2/5RFB1,2)二是采用一个可变占空比PWM来调制LED串的亮度，其电路如图3所示。PWM信号由一个RC网络来滤波，并送至CTRL1、CTRL2引脚进行调制。R1、C1的转角频率应远低于PWM信号的频率，同时R1也应远小于CTRL的内部组抗（100kΩ）。
5 应用电路
5．1 低输入电压应用
LT3466的输入电压可低至2.7V，因此可采用两节碱性电池或单节锂离子电池供电。图4为单节锂离子电池驱动两组各10个串联白光LED的应用电路。图中，电池与电感器相连，LT3466由3V～5V的逻辑电源电压供电。
图5
  5．2 高输入电压应用
LT3466的最高输入电压可达24V，但能够驱动的最大LED数目要受到42V箝位电压的限制。图5是采用12V电压来驱动两组各24个串联白光LED的应用电路。