這是112.5W升壓LED驅動器的參考設計，MAX16834用于長串LED。這些長LED燈串常見于路燈和停車場燈中。

輸入電壓：24VDC ±5% （1.49A 時）

VLED 配置：兩個并行字符串。每個串由 19 個 WLED 和一個用于電流平衡的 5Ω 電阻組成。每根刺的電流為 750mA，總共 1.5A 至 75V。

調光：50μs （最小值）導通脈沖，調光比高達 200：1，調光頻率為 100Hz

注意：此設計已經過構建和測試。但是，尚未進行詳細的測試，并且可能存在尚未發現的細微差別。

圖1.LED驅動板

圖2.指示燈驅動器示意圖

圖3.LED 驅動器的布局

圖4.物料清單

圖5.設計電子表格提供了 MOSFET 和電感中的峰值和 RMS 電流。

圖6.開關 MOSFET 電壓和檢流電阻器電壓

圖7.輸出電壓（交流耦合）和開關 MOSFET 檢流電阻電壓

圖8.漏極電壓上升時

圖9.漏極電壓下降時間

圖 10.LED 電壓（交流耦合）和電流紋波

圖 11.LED 電壓（交流耦合）和 MOSFET 電流檢測電壓

圖 12.調光脈沖 ~150μs

圖 13.調光脈沖 ~50μs

圖 14.帶開放式 LED 燈串的過壓保護

圖 15.預測電感溫升。計算器可從線藝設計支持工具獲得?

電路說明

概述

此參考設計適用于超長 LED 串的高壓升壓電流源。使用長 LED 串的應用包括但不限于路燈和停車場燈。長 LED 串是一種非常經濟高效的驅動 LED 的方式。此外，由于LED將具有完全相同的電流，因此可以很好地控制亮度變化。此設計具有一個 24V 輸入、高達 75V 的 LED 輸出，并通過 LED 串（或串，如果并聯）驅動 1.5A 電流。測得的輸入功率為115.49W，輸出功率為111.6W，效率約為96.6%。

印刷電路板

印刷電路板（PCB）是用于MAX16834升壓設計的通用兩層電路板（圖1和圖3）。某些PCB功能是可選的，未填充在測試設計中;它們在原理圖（圖2）上顯示為“無爆音”。該布局使用IC下方的接地島，該接地島是單點連接到電源地，以實現低噪聲操作。該設計還使用了 TSSOP 版本的 IC，因為許多路燈制造商將沒有設備來正確焊接替代封裝 TQFN。圖 4 顯示了此設計的物料清單。

拓撲學

此設計適用于 200kHz 連續升壓穩壓器。在圖5中，電子表格打印輸出顯示了MOSFET和電感中的RMS和峰值電流。連續設計具有較低的 MOSFET 和電感器電流的優點。但是，由于當MOSFET （Q2）導通時，電流流過輸出二極管（D1），因此輸出二極管中的反向恢復損耗會導致更高的耗散和更高的關斷噪聲。檢查圖6中的電路波形，可以看到MOSFET的導通時間約為3.4μs，關斷時間約為1.5μs，占空比為69%。一旦 MOSFET 關斷，漏極電壓上升至輸出電壓加上肖特基二極管壓降。

場效應管驅動

由于采用連續設計，MOSFET和電感器峰值電流小于非連續設計。但是，由于在導通和關斷期間有電流流過 MOSFET，因此 MOSFET 在兩次轉換期間都會經歷開關損耗。MAX16834驅動MOSFET的力度足以使開關在大約5ns內導通，在10ns內關斷（圖8和圖9），從而保持較低的溫升。如果EMI成為問題，請更改MOSFET柵極上的串聯電阻R5以調整開關時間。如果此操作導致功耗過大，請將第二個MOSFET Q2與Q1并聯，以降低溫升。

輸出電容

對于輸入和輸出電容，驅動器使用陶瓷電容器。陶瓷電容器耐用且體積小，但電容有限，尤其是這種設計所需的額定電壓為 200V 時。在圖5中，設計電子表格表明驅動器需要5.4μF才能滿足所需的輸出紋波電壓;為了降低成本和空間，該電路使用四個1.2μF電容（總共4.8μF）。因此，輸出電壓開關紋波為2.88V（圖10和圖11），導致電流紋波為182mA。這是輸出電流的12%，略高于10%的目標，但仍然可以接受。

變 暗

MAX16834非常適合調光。當PWMDIM（引腳12）變低時，會發生三種情況。首先，開關MOSFET的柵極驅動（NDRV，引腳15）Q1變為低電平。這可以防止向 LED 燈串輸送額外的能量。其次，調光MOSFET Q20的柵極驅動（DIMOUT，引腳4）變為低電平，立即限制LED串電流并保持輸出電容上的電壓恒定。最后，為了將補償電容保持在穩態電壓，COMP（引腳5）變為高阻抗。這可確保IC在PWMDIM返回高電平后立即以正確的占空比啟動。這些動作中的每一個都允許較短的PWM導通時間，因此具有相當高的調光比。

短導通時間的主要限制是電感的充電時間。查看圖12和圖13，您會發現電流很好地跟隨DIM脈沖。電流脈沖開始時存在衰減，這是由于電感的斜坡上升時間（約12μs或大約2-3個開關周期）造成的。查看波形，您會發現電壓完全恢復和建立大約需要40μs至50μs。如果DIM導通脈沖短于50μs，則輸出電壓在下一個關斷脈沖開始時仍處于赤字狀態。這可能會導致不穩定的行為，這種行為將持續到DIM占空比增加為止。因此，在滿載（1.5A）下，DIM導通脈沖不應小于50μs。這意味著在100Hz的DIM頻率下，調光比為200：1。降低最小導通脈沖要求的唯一方法是增加輸出電容，這是昂貴的，一般照明通常不需要。如果降低LED電流，最小導通時間將下降，調光比可以提高。陶瓷電容器表現出壓電效應，調光過程中會有一些可聞的噪音。但是，使用適當的電路板安裝技術，可以將噪聲降至最低。

?VP （?VP）

在圖14中，LED串斷開，MAX16834的過壓保護（OVP）電路在兩次重試之間關斷驅動器約400ms。107V的峰值電壓高于83V的設計，因為過沖是由低輸出電容和電感中存儲的能量引起的。

調整和各種其他輸入和輸出

R15是一款線性電位計，可將LED電流調節至0A至1.7A之間的任何電平。MAX16834具有輸入（SNYC），用于同步控制器的開關頻率（如果需要）。UVEN 輸入允許外部控制驅動器（開/關）。REFIN輸入端的低阻抗源覆蓋電位計設置，并允許控制驅動器電流。例如，微控制器中的緩沖DAC可以使用REFIN控制LED電流。FLT# 輸出在故障（如 OVP）存在期間變為低電平。一旦故障消除，信號返回高電平;它不鎖存。

溫升

實測效率為96.63%（V在= 24.01V;I_IN = 1.49A;P在= 115.49W;V發光二極管= 74.9V;I_LED=1.49A;P外= 111.60W）。由于電路效率高，驅動器的組件保持冷卻。最熱的元件是調光MOSFET，Q4，其溫升為41°C。 這種溫升主要是由于PCB占位面積小，如果增加漏極墊周圍的銅面積，可以改善這種溫升。電感很大，溫升為 23°C，高于預測的 7°C（圖 15）。電感器可能會吸收一些MOSFET熱量，因為它們共享同一個大銅焊盤。

溫度測量

以下溫度是使用實際LED負載測量的：

上電程序

在 LED+ 接線柱和 LED 接線柱之間連接一串多達 20 個 LED，并串聯電流表以測量電流。（注意：如果LED的正向電壓匹配和/或添加了串聯平衡電阻，則可以使用并聯串。

在 V 之間連接一個 24V、6A 電源在郵政和GND帖子。

在 V 之間連接一個 24V、6A 電源在郵政和GND帖子。

在連接器 J2 上插入分流器。

打開 24V 電源。

調整 R15 以將電流設置為 0 至 1.5A。

如果需要調光，請在 DIM IN 后和 GND 后之間連接一個 PWM 信號（0V 至 3.3V）。

根據需要調整PWM占空比以獲得調光。

審核編輯：郭婷