LM3402/02HV 演示板

时间：2010-11-13

引言

　　LM3402 / LM3402HV是一款由可控电流源衍生的降压型稳压器，设计该器件来驱动串联的大功率、高亮度发光二极管（HBLEDs）串，例如前馈电流高达500 mA的“LuxeonTMI发射器”模块。当使用LM3402时，电路板可以接受范围在6V至42V的输入电压。当使用引脚兼容的LM3402HV时，输入电压的上限可达到75V。按照需要对转换器的输出电压进行调节，以维持通过LED阵列的恒定电流水平。LM3402/02HV是一款真正的降压型稳压器，其输出电压范围从VO(MIN)为200 mV（参考电压）扩展到由关断时间（典型值300ns）决定的VO(MAX)。只要LED阵列的组合前馈电压不超过VO(MAX)，则电路能保持任意数量的LED中的调节电流不变。

　　LM3402的电路性能

　　设计LM3402电路和元件清单的目的是为单个LED提供350 mA的恒定前馈电流, 其前馈电压约为3.5V（使用InGaN技术的白光、蓝光和绿光LED的典型值）。当采用24V±5%输入供电时，演示板会维持LED的平均电流IF在350 mA±10%范围以内。纹波电流ΔiF不会超过70 mA峰峰值。在输入电压6V至42V的范围内，演示板的开关频率为600 kHz±10%。

　　LM3402HV的电路性能

　　设计LM3402HV电路和元件清单的目的在于为前馈电压约为3.5V的单个LED提供350 mA的恒定前馈电流。当采用48V±5%输入电压供电时，演示板会维持LED的平均电流IF在350 mA±5%范围以内。纹波电流将不会超过70 mA峰峰值。在输入电压6V至75V的范围内，演示板的开关频率为250 kHz±10%。

　　LED阵列的连接

　　LM3402/02HV演示板包含一个6引脚单列排母(SIP)，连接器J1以及两个标准的94密耳直立连接器, 用于连接LED阵列的阳极和阴极。图1所示为J1的引脚排列。实心的18或20号标准线采用1厘米的绝缘剥离, 使J1的无焊连接更加方便。

　　设定LED电流

　　默认传送至LED阵列的前馈电流ILED为350 mA，其为许多1瓦功率LED的典型值。为了调节该值，电流设定电阻RSNS值可以根据下式变化：

　　为能承受LED电流引起的功耗，应将该电阻功率容量取额定值。例如，为设定350 mA的LED电流，接近5%容差的电阻为0.56 Ω。稳定状态下该电阻将消耗（0.352×0.56）＝ 69 mW，表明适合采用1/8W额定功耗的电阻。

　　PWM调光

　　印刷板上的DIM1端口为脉冲宽度调制(PWM)信号提供输入端，可对LED阵列进行调光。为了对LM3402/02HV进行完全赋能和止能，PWM信号的逻辑低电平应为0.8V，逻辑高电平为2.2V。的PWM调光频率，的PWM占空比和的占空比如图2所示。PWM频率应至少比LM3402/02HV的开关频率低一个数量级。间隔tD表证从DIM引脚为逻辑高电平至输出电流开始上升的延迟时间。tSU和tSD的数值分别代表了输出电流开始上升转换到稳态和开始下降转换至零所需要的时间。在典型的性能特性部分会图示标准LM3402和LM3402HV演示板电路的典型响应时间。

图2. PWM调光限制

　　DIM1的逻辑是直接的，因此当DIM1端口为高电平时，LM3402/02HV会输出稳定的电流。当DIM1处为低电平时，禁止任何电流输出。连接DIM到一个固定的逻辑低电平会禁止输出，DIM引脚处于开路状态时，对LM3402/02HV进行赋能。DIM1功能仅禁止功率NFET，IC内其他电路模块仍然工作, 由此可将转换器的响应时间降到。

　　通过连接到可选NFET Q1的栅极，DIM2为PWM调光提供了第二种方法。注意到在标准元件清单上没有列出Q1，所以必须为执行DIM2的功能添加Q1。Q1提供LED电流的分流路径。这种小型NFET的开启和关闭比LM3402/02HV启闭内置的NFET更加迅速, 从而为更高频率和/或更高的PWM

　　调光信号提供更快的响应时间。该方法所取的折衷就是, 当LED关闭时会有满幅电流通过Q1，会导致较低的效率。

　　DIM2的逻辑是反相的，因此当DIM2为低电平时，LM3402/02HV会输出稳定的电流。当DIM2处为高电平时，则禁止电流输出。将DIM2连接一个固定逻辑高电平则关闭LED，但不会关闭LM3402/02HV。

　　低功率关机

　　将OFF端口接地，从而将LM3402/02HV置于一个低功率关机状态（典型值为90 μA）。在正常工作期间，该端口应始终保持在开路状态。

　　输出开路

　　将DIM端口悬浮或者接至逻辑高电平，一旦输入达到6V，LM3402/02HV就开始运作。在输入供电但输出未连接任何LED阵列的情况下，输出电压将会上升到和输入电压相等。电路的额定输出为50V（LM3402）或100V（LM3402HV），此时器件不会受到损坏。然而在稳定状态下，输出电压高于LED阵列的预期前馈电压时，则应当小心,不要连接任何LED阵列。还有一种方法就是，在位置Z1和RZ处放置齐纳二极管和齐纳限流电阻。在输出Z1处的一个意外开路将会使电路进入反向偏置，并迫使CS引脚电压上拉至等于输出电压。一个内置的比较器监测CS引脚电压，在该情况下会禁止内置的NFET工作。结果是电路进入一个低功率打嗝模式, 用以防止输出端的过压以及电感、内置NFET和输入电压源上的热应力。