AN1072_CN

Application Note 1072
采用AP3074的中大屏幕WLED背光方案设计
作者:张余进
系统工程部
1. 概述
1.1 方案描述
随着对环境保护的越来越重视,WLED背光大有取
代传统CCFL背光的趋势,事实上,WLED背光已经成
为小型LCD屏幕背光的首选。由于WLED背光具有响应
快、使用安全、寿命长、能耗低以及尺寸小等优点,越
来越多的中大型LCD屏幕也将采用此种背光方式。与小
型LCD屏幕相比,中大型屏幕背光需要数十个甚至数百
个WLED,这对背光系统提出了更多的要求,例如,更
高的输出电压、更大的输出电流以及更好的电流匹配度
等等。
AP3074背光方案示意图如图1,该方案可以驱动四
路 LED , 且 任 意 两 路 的 电 流 匹 配 精 度 达 到 ±0.3% 。
AP3074的工作频率可通过外部电阻调节,调节范围为
50kHz到1MHz。WLED 的亮度可通过外加的PWM信号
调节。软启动功能有效消除了起机时的电流浪涌。环路
补偿外置使用户能根据实际系统设计补偿参数。该方案
包含多种保护功能,确保系统在非正常条件下不被损坏,
这些保护功能包括:输入欠压保护、输出过压保护、LED
灯条开路保护、LED灯条短路保护、过温保护、Boost
二极管/电感短路保护、LED阴极对地短路/Boost二极管
开路保护和输出短路保护。
为此,BCD半导体推出基于AP3074的中大型LCD
屏幕WLED背光方案。
PVIN
VOUT
VBIAS
OUT
UVLO
CS
GND
AVIN
PWM
FAULT
VCC
SS
OV
AP3074
EN
CH1
LED1
DRV1
FB1
LED2
DRV2
FB2
CH2
LED3
DRV3
FB3
CH3
RT
SLOPE
COMP
CH1
LEDSET
TSET
LED4
DRV4
FB4
CH2
CH3
CH4
CH4
VSET
图 1. AP3074 中大型 LCD 屏幕 WLED 背光方案示意图
实际系统可根据图1进行多种拓展,典型的两种应用如图2和图3。
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1
Application Note 1072
Vgs
100Vin
PVIN
PGND
R4
300Kohm
R3
430Kohm
R5
300Kohm
R6
C1
22µF/200V
430Kohm
NC
D18
Q3
FQB6N40C
R8
CS
SLOPE
NC
RT
NC
TSET
VSET
PWM
VBIAS
LED<1>
DRV<1>
FB<1>
LED<2>
DRV<2>
FB<2>
16
D22
250V diode
32
R12
0ohm
C7
NC
R11
0.68µF
R67
drv2
PVin
C33
4.7nF
0.1µF/50V
C9 div1
D01
IDT04S60C
Vcs
R19
NC
C07
0.22µF
PWM
R24
R25
8.2ohm 8.2ohm
FQB6N40C
Q4
ch1
R21 100ohm
C34 100pF
51Kohm
R18
R15
R16
0.3ohm 0.3ohm
drv1
ch2
LED<4>
12
DRV<3>
14
Q10
FQB6N40C
ch2
ch1
100Kohm
10Kohm
R66 100Kohm
75Kohm
R17
R14 20Kohm
41Kohm
C26
div2
C11
4.7nF
R28
R29
8.2ohm 8.2ohm
200ohm
R32
D21 250V diode
R31 200ohm
250V diode
D20
RPW1
26
17
18
19
20
21
22
23
24
25
27
28
29
30
31
L2
Q1
FQP11N40C
COMP
U1A
AP3074
SS
UVLO
OV
R65
200ohm
ch3
FAULT
AP3074
DRV<4>
FB<4>
GND
OUT
VCC
AVIN
EN
LEDSET
L1
1
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
MCP1812F121PT
R1
10Kohm
NC
10nF
EN
C6
NC
330µH/3A
Vgs
C5
C23
C24
0.1µF
SGND
1µF/25V
R30
200ohm
250V diode
D19
0.1µF AVin
C32
C25
R10 51Kohm
10Kohm
R9
56Kohm
C4
1nF
R7
10Kohm
drv4
ch4
ch3
FQB6N40C
Q5
drv3
C03
39µF/400V
LED
ch1
ch2
Every channel 60 LED
Every channel 120mA
ch3
Vout
200Vout/0.48A
ch4
2
PVin
Vo
R20
R13
1ohm
ch4
NC
drv4
C8
4.7nF
R22
R23
8.2ohm 8.2ohm
div3
C10
4.7nF
R26
R27
8.2ohm 8.2ohm
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Mar. 2012
单路WLED电流:120mA
单个WLED正向电压:3.2V到3.6V
WLED数量:单路60颗,共四路240颗
•
•
•
图2所示的典型应用1主要规范如下:
输入电压:100V
工作频率:110kHz
•
•
图2. AP3074典型应用1原理图
FB<3>
13
LED<3>
15
Application Note 1072
•
•
Vgs
24Vin
PVIN
PGND
PVin
Vo
51Kohm
R3
R5
51Kohm
R6
C1
100µF/100V
R4
NC
D18
150Kohm
R13
1ohm
ch4
R8
CS
32
30
29
28
R12
R11
0.68µF
div2
C11
4.7nF
R17
75Kohm
PVin
C33
4.7nF
0.1µF/50V
C9 div1
D01
IDT04S60C
Vcs
R19
0.3ohm
C07
0.22µF
PWM
R24
R25
4.3ohm 3.9ohm
FQB6N40C
Q4
ch1
R21 100ohm
C34 100pF
51Kohm
R18
R15
R16
0.2ohm 0.2ohm
ch2
drv1
ch1
R66 100Kohm
10Kohm
R67
0ohm
drv2
FQB6N40C
ch2
Q10
R28
R29
4.3ohm 3.9ohm
200ohm
R32
D21 150V diode
R31 200ohm
150V diode
D20
R14 20Kohm
41Kohm
26
C26
24
23
22
21
20
18
19
17
RPW1
25
27
0ohm
C7
NC
L2
Q1
FQPF32N20C
COMP
U1A
AP3074
SLOPE
NC
RT
NC
TSET
VSET
PWM
VBIAS
LED<1>
DRV<1>
FB<1>
LED<2>
DRV<2>
D22
150V diode
31
L1
1
SS
UVLO
OV
R65
200ohm
ch3
FAULT
AP3074
DRV<4>
FB<4>
GND
OUT
VCC
AVIN
EN
LEDSET
MCP1812F121PT
R1
10Kohm
NC
10nF
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
150µH/5A
Vgs
C5
C23
C24
0.1µF
EN
C6
NC
1µF/25V
SGND
R30
200ohm
150V diode
D19
0.1µF AVin
C32
C25
R10 51Kohm
6.2Kohm
R9
56Kohm
C4
1nF
R7
9.1Kohm
Q3
FQB6N40C
drv4
ch4
ch3
FQB6N40C
Q5
drv3
C03
220µF/200V
LED
ch1
ch2
Every channel 20 LED
Every channel 240mA
ch3
Vout
70Vout/0.96A
ch4
3
150Kohm
R20
NC
drv4
C8
4.7nF
R22
R23
4.3ohm 3.9ohm
div3
C10
4.7nF
R26
R27
4.3ohm 3.9ohm
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FB<2>
16
LED<3>
15
DRV<3>
14
FB<3>
13
LED<4>
12
单路WLED电流:240mA
单个WLED正向电压:3.2V到3.6V
WLED数量:单路20颗,共四路80颗
•
•
•
图3所示的典型应用2主要规范如下:
输入电压:24V
工作频率:110kHz
图3. AP3074典型应用2原理图
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复位,Q1关断。 EA输出为检测的反馈电压和通过
LEDSET PIN设定的电压VCMS之间的误差放大信号。反
馈 电 压 是 通 过 二 极 管 D2-D5 检 测 到 的 最 低 的 调 光
MOSFET(Q2-Q5)漏极电压。VCMS应设定为稍大于调
光MOSFET的完全导通压降加上WLED电流采样电阻
的电压,这样既能保证输出VOUT 足够高以驱动每条
WLED,又不至于使MOSFET的漏源极电压过高而导致
效率损失。很明显,PWM比较器的反相输入端电压被用
来设定Boost电感上的峰值电流,从而达到稳定输出电
压的目的。每路WLED的电流通过LED调节器(见图5)
调整,调节器的基准电压为0.5V,调节器的反馈输入为
WLED电流采样电阻RCH1-RCH4 上的电压,调节器输出
VDRV1-VDR4 驱动调MOSFET Q2-Q5使流过每路WLED
的电流保持恒定,此时调光MOSFET工作在放大区。
1.2 AP3074描述
AP3074是一款带有电流调节和PWM调光功能的
WLED驱动器。AP3074包含一个Boost控制器和一个4
通道LED调节器。Boost采用峰值电流方式控制,简化
了环路设计。LED调节器通过驱动外部调光MOSFET调
节每个通道的电流,该电流可方便地利用外部电流采样
电阻设置。AP3074支持直接PWM调光,调光频率范围
为70Hz到20kHz。AP3074的功能框图如图4。
AP3074工作过程大致如下:在每个周期的开始,
RS触发器置位,Boost功率开关管Q1(参照图1)开通,
流过Q1的电流线性增加,电流采样电阻RCS(参照图1)
上的电压按比例线性增加,此电压加上斜率补偿电压之
和送入PWM比较器的同相端。当同相端电压达到反相端
电压,即误差放大器(EA)的输出电压,RS触发器
图4. AP3074功能框图
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电感的额定电流需大于峰值电流。
例如,在 1.1 描述的典型应用中,VIN=100V,
VOUT=200V,IOUT=480mA,fS=110kHz,η=95%,计
算得 LCCM(MIN)=225µH,IPEAK_CCM(MIN)=2.02A,为确保
系统工作在 CCM 模式下,选 L 为标准值 330µH,可
算出 IL_PEAK=1.7A,选择电感的额定饱和电流为 3A。
LEDX
VCMS
VREF
500mV
DRVX
Channel
MOSFET
FBX
2.3 Boost 二极管 D1 的选择
在 MOSFET Q1 关断期间,Boost 变换器通过二
极管 D1 续流。此处推荐使用碳化硅二极管,因为碳
化硅二极管具有耐压高,无反向恢复等优点,对提高
系统效率很有帮助。二极管承受的反向电压为输出电
压加上开关上的震荡电压,承受的正向电流为电感上
的峰值电流。
RS
图5. LED调节器功能框图
2. 主要器件的选择
如图1,此方案需要一些外围器件,这部分内容将
以典型应用1(以下简称典型应用)为例给出关于这些
器件选择的建议。
二极管的导通损耗由下式计算可得:
PDiode = I Ave
2.1 CIN 的选择
输入电容 (CIN)用于平滑输入电压,减小外部噪
声对系统的干扰。典型应用中采用 22µF/200V 铝电解
电容。
I Ave _ Diode = I IN *
⎞
⎟⎟
⎠
⎛ VOUT − VIN
⎜⎜
⎝ I OUT * f S
PMOS = PConduction + PG + PSW
其中,PConduction 为导通损耗,PG 为门极驱动损耗,
PSW 为开关损耗。
导通损耗为:
⎞ η
⎟⎟ *
⎠ 2
2
PConduction = KTH * I RMS _ ON * RDSON
η 是转换效率。
2
I IN =
∆I L 2
12
)*
VO − VIN
VO
KTH 是 MOSFET 导通电阻的温度系数,温度越
高,导通电阻越大。
∆I L
2
门极驱动损耗为:
VOUT * I O
η * VIN
PG = QG * VCC * f S
式中 QG 为门极驱动电荷, VCC 为 AVIN 通过
内部电压调整器调整后的电压。电压调整器上的损耗
为:
(V
− VIN ) *VIN
∆I L = OUT
L * f S *VOUT
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2
I RMS _ ON = ( I IN +
另一个关于电感的重要参数是电感的额定电流,
电感值确定后,电感峰值电流为:
I L _ PEAK = I IN +
VIN
VO
2.4 Boost MOSFET Q1 的选择
在选择合适的功率 MOSFET Q1 时,
需要在成本、
尺寸和性能等之间进行权衡。Q1 上的损耗为:
系统工作在何种模式取决于电感值的大小,电感
值小于 LCCM(MIN),系统工作于 DCM 模式:
⎛V
LCCM ( MIN ) = ⎜⎜ IN
⎝ VOUT
* VF
VF 是二极管的正向导通压降。
2.2 电感 L 的选择
选择电感时,
首先要确定 Boost 电路工作的模式:
连续导通模式(CCM)还是断续导通模式(DCM)。选择
CCM 模式,可以减小电感上的纹波电流和峰值电流。
但在电感尺寸受限的情况下,则需选择 DCM 模式。
在 DCM 模式下,电感的纹波电流和峰值电流都要大
于 CCM。
2
_ Diode
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PVCC = ( AVIN − VCC ) * QG * f S
典型应用中采用两颗 300mΩ 1206 的电阻并联。
2.8 调光 MOSFET 漏极电压检测二极管 D2-D5 的
选择
为了检测 Q2-Q5 漏极上的电压,AP3074 内部产
生约 115µA 的电流源,流经 D2-D5 到达 Q2-Q5 的漏
极。D2-D5 所承受的最大反向电压为 VOUT,同 2.6,
采用反向耐压>1.1VOVP 的开关二极管。
开关损耗为开关导通或关断时由于电压和电流
交叠而产生的损耗,实际上 PSW 很难精确计算,初略
估算为:
PSW = PTURN _ ON + PTURN _ OFF
PTURN _ ON =
∆I
1
( I I − L ) * VOUT * t r * f s
6 N
2
PTURN _ OFF =
2.9 LED 电流采样电阻 RCH1-RCH4 的选择
LED 电流调节器的基准电压为 0.5V(见图 5),
因此:
∆I
1
( I I N + L ) * VOUT * t f * f s
6
2
RCH 1−4 =
tR 和 tF 分别为 MOSFET 的上升和下降时间。
Q1 上承受的电压为输出电压加上开关上的震荡电
压。
为了获得精确的 LED 电流,通常采用多个电阻
并联。
2.10 输入欠压保护电阻 R1 和 R2 的选择
AP3074 具有输入欠压保护功能(如图 6),以防止
从 VIN 起机时由于 VIN 不够高而导致系统工作在不确
定状态。电阻 R1 和 R2 设定输入开启电压,滞环电
压通过开通和关断内部的 19µA 电流源来实现。随着
VIN 上升,当 UVLO 管脚端的电压超过 1.22V,芯片
启动,电流源开通,UVLO 点电压被抬升,如果 VIN
下降,导致 UVLO 电压低于 1.22V,AP3074 的所有
功能都被关闭,同时电流源关闭。由此可得出开启电
压为:
2.5 COUT 的选择
输出电容的作用一个是滤波,另一个是保持环路
稳定。输出纹波包含两部分,分别是输出电容充放电
和等效串联电阻上电流变化导致的纹波:
∆VO = ∆VO (CO ) + ∆VO ( ESR )
∆VO (CO ) =
0 .5
I LED
I OUT VOUT − VIN
*(
)
CO
VOUT * f S
∆VO ( ESR ) = I L _ PEAK * RESR
VIN _ THRESHOLD = 1.22 *
为了得到较小的纹波,推荐使用低 ESR 的电容。
典型应用中采用 39µF/400V 铝电解电容。
R1 + R 2
R2
滞环电压为:
VIN _ HYSTERSYS = 19uA * R1
2.6 调光 MOSFET Q2-Q5 的选择
由于 Q2-Q5 工作在放大区,即非完全导通,所
以其导通电阻 RDS_ON 不是很重要。Q2-Q5 所承受的
最大压降为输出电压 VO,考虑到过压保护等,选择
耐压值 BVDS>1.1VOVP。
2.7 功率开关 Q1 电流采样电阻 RCS 的选择
由于 Boost 采用峰值电流模式控制,需要电阻
RCS 采集功率开关管 Q1 上的电流信号。另外,RCS
上的信号用于逐周期过流保护,当 VCS 高于 0.5V,控
制器立即关闭开关,直到下一个周期开始。因此,在
正常工作时 VCS 必须小于 0.5V,同时还应注意 RCS
上的功耗不能超过其额定值。
RCS <
图 6. 输入欠压保护功能框图
VCS
I L _ PEAK
2.11 输出过压保护电阻R3和R4的选择
AP3074提供了输出过压保护功能,其工作原理与
输入欠压保护类似。当电路处于非正常状态导致输出电
2
PCS = I RMS _ ON * RCS
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路钳位在27V左右,为了能够提供足够的偏置电流,选
择:
压上升,使得OV点电压VOV超过2.45V,即发生过压保
护,开关停止,COMP点放电,19µA电流源开通,OV
点电压被抬高。由于Boost停止工作,输出电压下降,
当OV点电压下降至低于2.45V,系统重新工作。输出过
压保护点为:
VOVP = 2.45 *
R5 <
VIN − VBIAS
600uA
如VIN小于27V,选R5=0。典型应用中R5=100kΩ。
R3 + R 4
R4
2.14 VCC旁路电容CV的选择
过压保护滞环电压为:
AP3074内部包含一个线性调整器,以产生稳定的
电压VCC给PWM控制器、控制逻辑电路和MOSFET驱动
器等供电。此调整器的输入为AVIN,当11V≤AVIN≤27V
时,VCC约为10V;若AVIN <11V,则VCC约为AVIN -0.2V。
为了使VCC保持平稳,推荐使用1µF的高频陶瓷电容用
于解耦,电容位置应尽量靠近管脚VCC。
VOVP _ HYSTERSYS = 19uA* R3
2.15 软启动电容CSS的选择
CSS应足够大以防止启动时输入电流和输出电压产
生过冲。起机时,芯片内部产生的9µA电流源给CSS充
电,VSS缓慢上升直至5V,占空比也随之从零逐渐展开
直至稳态。VSS上升时间为:
tSS = CSS *
5V
9uA
典型应用中CSS=0.1µF。
图7. 输出过压保护功能框图
2.16 环路补偿RC和CC 的选择
2.12 工作频率设定电阻RRT的选择
AP3074采用峰值电流模式控制,简化了环路补偿
电路的设计。所选的RC和CC应保证系统有足够的带宽
同时又有足够的裕量。典型应用中RC=56kΩ,CC=10nF。
Boost电路的工作频率fS(kHz)由电阻RRT(kΩ)
确定,其关系为:
R RT =
106
125 * fS
2.17 斜率补偿电阻RSLOPE的选择
由于采用峰值电流模式控制,在占空比大于50%时
可能产生次谐波震荡。为防止震荡,需在电流采样电压
VCS上加入斜率补偿,补偿的斜率应大于1/2的电流采样
下降沿斜率。RSLOPE按下式选择:
350
Frequency (kHz)
300
250
RSLOPE <
200
150
1.25
2L
* 20k *
TS
(U OUT − VIN ) * RCS
式中TS为开关周期。
100
2.18 调 光 MOSFET 最 低 漏 极 电 压 设 置 电 阻
RLEDSET的选择
50
0
40
80
120
160
200
RT Resistor (kΩ)
RLEDSET用于设定VCMS电压,VCMS的作用请参考1.2。
RLEDSET与VCMS的关系为:
图8. 频率设定曲线
2.13 偏置电阻R5的选择
RLEDSET =
图5中,LED调节器的检测电流由VIN通过R5提供,
流入管脚BIAS的偏置电流需大于600µA,VBIAS被内部电
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VCMS
2 * I RT
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I RT =
1.22
RRT
2.19 LED短路保护电压设置电阻RVSET的选择
AP3074提供LED短路保护功能,当某路LED短路,
或由于各路LED之间的导通电压不匹配,导致这一路的
调光MOSFET漏极电压偏高,达到短路保护设定电压
VCM_SHORT , 即 启 动 LED 短 路 保 护 , 关 闭 此 路 调 光
MOSFET,防止过热烧毁。如果四路LED全部短路并经
保护延时确认,则系统关闭且锁定。RVSET由下式确定:
RVSET =
VCM _ SHORT
图9. FAULT状态功能框图
6 * 24uA
3. 系统运行及保护
注意VCM_SHORT不能大于VBIAS电压。
3.1 调光前准备
系统安装好后,请按下面的步骤启动:
1)连接WLED灯条,灯条阳极接VOUT,阴极接调光
MOSFET的漏极。如果某通道不用,让此通道的管
脚悬空即可。
2)在 VIN 和 GND 之间加 100V DC 电压。
3)在 AVIN 和 GND 之间加 12V DC 电压给 AP3074 供
电。
4)在 EN 和 GND 之间加 3.3V DC 电压启动芯片。
2.20 保护延时确认电容CTSET的选择
在发生全部LED灯条短路保护、全部LED灯条开路
保护、LED阴极对地短路/Boost二极管开路保护时,
AP3074启动5µA电流源对CTSET充电,如果CTSET一直充
电至4V,则关闭整个系统并锁定,CTSET的作用为防止
误触发。保护延时确认时间为:
t DELAY = CTSET *
4V
10µA
3.2 调光
准备工作完成后,在 PWM 连接器加上 PWM 信号
即可实现 WLED 亮度调整。当 PWM 为高时,各个通道
的调光 MOSFET 同时开通,流过每个通道的电流为设
定 的 LED 电 流 。 PWM 为 低 时 , 各 个 通 道 的 调 光
MOSFET 同时关断,每个通道的电流皆为零。因此,
每个通道的平均电流,也即 WLED 亮度,取决于 PWM
占空比。图 10 为 PWM 调光示意图。
2.21 FAULT状态输出的使用
AP3074 采用漏极开路门输出 FAULT 状态,如图 9,
所以需要上拉电阻提供高电平输出。当系统正常工作
时,内部 FET 关断,输出高电平;在发生全部 LED 灯
条短路保护、全部 LED 灯条开路保护、LED 阴极对地
短路/Boost 二极管开路保护并经延时确认后,系统关闭
并锁定,内部 FET 开通,输出低电平;当发生 Boost
二极管/电感短路保护时,系统立即关闭并锁定,内部
FET 开通,输出低电平。FAULT 状态信号可以和前级
AC/DC 配合使用,以更好的保护系统。
图10. PWM调光示意图
Mar. 2012
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所有通道断开,IOUT降为零,VO上升至过压保护后,检测
到全部通道断开,启动保护计时,CTSET充至4V后确认保护,
系统关闭并锁定,将FAULT PIN拉低。
3.3 保护功能
以下以典型应用1为例对AP3074的保护功能进行
分别叙述。
3.3.4 LED短路保护
功能描述请参考2.19。图13为正常运行时通过机械
开关将通道1之LED阴极和阳极短路时的波形图,ICH1
为被短路通道的LED电流,VDRAIN1为此通道MOSFET漏
极电压,VLED1、VDRV1分别为对应PIN上电压。
3.3.1 输入欠压保护
请参考2.10。
3.3.2 输出过压保护
请参考2.11。
3.3.3 LED灯条开路保护
当某个通道意外断开后,此通道检测到的电流立即
变为零,系统会不断提升输出电压,当输出电压达到过
压保护点后,Boost关断,同时系统通过LED1-4 PIN检
测每个通道的调光MOSFET漏极电压,如果检测到的电
压小于0.5V,则这个通道关闭并被排除出反馈。由于
Boost MOSFET关断,输出电压逐渐下降,直到低于输
出过压保护滞环点,退出过压保护,又开始工作。
图13. 通道1 LED短路保护波形
短路后检测到VLED1>VCM_SHORT,关闭此路驱动并将此路排除
图11. 单路LED开路保护波形
CH1通道断开后,此通道电流为零,输出电流下降1/4,VO上
升直至过压保护,保护后关闭并排除CH1,VO下降至退出过
压保护,重新开始工作
如果AP3074检测到所有通道都断开,经保护延时
确认,关闭系统并锁定。
图14. 全部通道LED短路保护波形
系统检测到全部通道短路后,启动保护计时,确认后关闭系统
并锁定
VFAULT
IOUT
3.3.5 过温保护
AP3074具有过温保护功能,当芯片温达到约160
ºC时,系统关闭,关闭后温度下降,降至约140ºC后重
新启动,过温保护滞环约为20ºC。
VCT
VOV
3.3.6 Boost二极管/电感短路保护
如果Boost二极管或电感意外短路,VCS上的电压将
急剧上升并达到1.71V,如果这种状态持续超过约40µs,
系统关闭并锁定。
图12. 所有通道LED开路保护波形
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Power Inductor /
Diode short
protection control
circuit
系统完成软启动,也即VSS到达4V后,开启LED阴
极对地短路/Boost二极管开路保护检测。如果上述错误
发生,则调光MOSFET的漏极电压小于0.5V,触发保护
延时确认,确认后系统关闭并锁定。
OUT
CS
Over current 1.71V
protection control
circuit
RCS
GND
0.49V
AP3074
图15. Boost二极管/电感短路保护功能框图
图17. LED阴极对地短路保护波形
正常工作时用机械开关将通道1的LED阴极对地短路,系统检
测到VDRAIN1<0.5V,启动保护计时,确认后系统关闭并锁定
VCS
VOUT
3.3.8 输出短路保护
VOUT对GND短路发生时,AP3074检测到的OV
PIN上的电压将小于0.2V,系统关闭但不锁定。
IOUT
VFAULT
3.3.9 闲置通道自动检测
如果不需要用到全部4个通道,将闲置的通道悬空
即可。对于悬空的通道,相应的LEDX电压会被内部电
流源充至24V,触发LED短路保护,此通道被关闭。如
果全部4个通道都悬空,系统关闭并锁定。
图16. Boost二极管短路保护波形
正常工作时用机械开关将二极管短路,输出直接加载Q1上,
Q1开通时,VCS瞬间上升超过1.71V,约40µs后,系统关闭并
锁定,FAULT被拉低
3.3.10 保护功能总结
保护功能的列表如下表:
3.3.7 LED阴极对地短路/Boost二极管开路
表1. 保护功能列表
保护类型
输入欠压
输出过压
部分 LED 灯条
开路
全部 LED 灯条
开路
部分 LED 灯条
短路
全部 LED 灯条
短路
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触发条件
VUVLO<1.22V
VOV>2.45V
触发 OVP 后
VDRAIN<0.5V
触发 OVP 后所有
VDRAIN<0.5V
退出条件
VUVLO>1.22V
VOV<2.45V
Boost 控制器
关闭
关闭
保护方式
滞环控制
滞环控制
关闭断开通道,
其它正常工作
锁定
否
否
FAULT FET
关断
关断
不退出
正常工作
否
关断
不退出
关闭
系统关闭
是
开通
VDRAIN>VCM_SHORT
不退出
正常工作
关闭短路通道,
其它正常工作
否
关断
所有
VDRAIN>VCMS_SHORT
不退出
关闭
系统关闭
是
开通
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保护类型
过温保护
Boost 二极管
/电感短路
LED 阴极对地
短 路 /Boost
二极管开路
输出短路
非全部通道
闲置
全部通道闲
置
触发条件
TJ>160ºC
VCS>1.71V 超过
40µs
退出条件
TJ<140ºC
Boost 控制器
关闭
保护方式
滞环控制
锁定
否
FAULT FET
关断
不退出
关闭
系统关闭
是
开通
不退出
关闭
系统关闭
是
开通
VOV>0.2V
关闭
否
关断
VDRAIN>VCM_SHORT
不退出
正常工作
系统关闭
闲置通道关闭,
其它正常工作
否
关断
所有
VDRAIN>VCM_SHORT
不退出
关闭
是
开通
软启动后,
VDRAIN<0.5V
VOV<0.2V
4. PCB设计注意事项
2. 将功率地和信号地分开,两者在CIN负端单点连接。
功率地为上一条所提的两个回路大电流流经的地线。信
号地为小信号流过的地线,如振荡器、环路补偿、电压
电流采样等。
PCB设计对开关电源来说至关重要,不良的设计会
影响系统的稳定性以及效率等性能,甚至导致系统无法
工作。以下为PCB排版时需要注意的几点:
1. Boost包含两个大电流功率回路:大电流输入回路和
大电流输出回路。输入回路从CIN正端开始,依次经过电
感L、功率MOSFET Q1和电路采样电阻RCS,最终到达
CIN负端。输出回路从CIN正端开始,依次经过电感L、功
率二极管D1、输出电容COUT正端,再通过CIN和COUT之
间相连的地线到达CIN负端。应使这两个回路的面积最小
化以减小开关噪声、减小EMI干扰及提高转换效率。连
接回路中各个器件的走线必须短且粗。
Mar. 2012
系统关闭
3. 与振荡器,环路补偿有关的器件尽可能摆放在芯片附
近,如RRT、RSLOPE、RC。去耦电容CV也应尽量靠近芯
片。
4. 所有易受干扰的走线必须远离功率回路,以避免受干
扰,如与反馈有关的信号以及UVLO、OV等走线。
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