图4是降压转换部位相关电路图,由图可知它是由切换用FET Tr2、电感L2、续流二极管D10构成降压转换部主要电路,除此之外电流复归用电阻器R3、决定FET OFF时间的电容器C1、充电电路Tr3、R4、吸收波动电流的电容器C12、LM3445的内部结构,锁定转换器的动作,细节忽略不详述。图中的L5是磁珠电感,它可以抑制续流二极管D10的逆回复电流。
Tr2 ON时,流入L2的电流取决于输入电压Vbuck与LED电压VLED两者的电压差,最差情况LED的顺电压下降为3.99V,8个LED串联需要31.9V。流入Tr2的电流除了受到电流指令最大值750mA的限制之外,有关对短路等异常电流的保护,本电路备有电流限制器功能,不过Tr2正确动作的代价是输入电压最大值有极限。
IC内部的起动电路一旦开始动作,GATE信号变成H,就会使Tr2 ON进入行程。LM63445即使ON,电流的检测不会以一定时间进行,IC内部的125ns延迟时间内,电流检测电阻R3的电压R3,利用内部FET持续限制在0V,PWM与I-LIN两转换器的输入维持L状态,这样的设计主要目的是考虑Tr2 ON时,二极管D10的逆向回复电流很大,避免瞬间迁移至GATE信号变成OFF状态,转换器可能无法起动。
延迟时间内Tr2 ON时电流的过渡变化,Tr2的电流与L2一旦相同,就进入检测L2电流变化的行程,该电流检测功能有所谓无效时间,因此降压转换器的输入电压最大值时,为确实保障此延迟时间,如图5所示要求最小200ns的ON时间。延迟时间之后随着直线上升的L2电压,R3的电压也直线上升,该电压经过电流感测端子ISNS输入至PWM转换器,一直到电压到达电流指令值为止,GATE信号维持ON状态。评鉴基板的电流检测用电阻R3大约1.8Ω,PWM的电流指令值最大值,750mV时为417mA,延迟时间与温度有依存关系,大约100~160ns。
PWM转换器进行IC内部产生的电流指令值与R3电压比较,R3的电压超过电流指令值,H的信号经过内部控制电路使GATE信号OFF。此外本电路还设置PWM转换器不动作时的I-LIM转换器,超过1.27V峰值会使GATE信号OFF抑制电流。Tr2 OFF时L2的电流移至D10,L2则以LED的一定电压开始再设定(reset),L2的电流呈直线性衰减,磁束则被再设定(reset)。评鉴基板的此OFF时间取决于LED的电压,主要理由在动作范围,希望优先正确进行L2的磁束再设定。
决定OFF时间的电容器C11与定电流电路Tr3、R4,定电流电路利用LED的顺向电压,配合LED的电压使电流流动C11,C11的电压呈直线性上升,利用该电压与时间呈比例的特性。定电流电路的动作非常简单,配合LED的顺定下降电流流入R4,Tr3的基准电流配合Tr2的增幅率电流流动,由于流入Tr3集极(collector)的电流与流入R4的电流几乎相同,因此C11内部有一定电流流动,该电压呈直线性上升,C11的电压被输入至LM3445的COFF则进入COFF的比较器(Comparator),电压一旦超过1.276V基准电压,再度使GATE信号移转至ON状态,换言之OFF时间是与LED的电压呈比例的值。
综合上记结论可知,GATE信号ON时IC的COFF输入,亦即C11在IC内部以33Ω的阻抗值短路,此时C11的电压几乎维持0V,一旦进入OFF行程就开始对C11定电流充电,亦即开始时间计数。接着以评鉴基板为例试算OFF时间。
假设:
由此可之电感L2的再设定时间大约3.2μs。电感L2的再设定电压是LED的电压VLED,它是一定值。电流直线性下降,持续到FET的下个ON为止。L2的电流变成连续的条件(不会变成0),该电流的变化成份,反而变成LED的波动电流成份。
假设:
OFFB时间=3.2μS
L2=470μH
如此一来就可以求得波动电流:
接着试算ON时间,ON时转换器的输入电压Vbuck与LED的电压VLED的电压差施加于L2,此处计算该波动电流186mA的变化时间,假设:
图6是根据电路定数计算的L2最大电流波形,使用的LED最大平均电流为350mA,如果根据评鉴基板的定数计算,转换器的公称动作频率变成: