摘 要： 介绍了凌力尔特公司（Linear 公司）推出的一款大电流、4 通道 LED 驱动器 LT3476；详细描述了 LT3476 的性能、特点、 引脚功能、工作原理及其典型应用；给出了外围电感和电容的选择计算方法。该器件可为大功率 LED 照明驱动器的设计提 供参考。

关键词： 驱动器，放大器，二极管/发光二极管，误差放大器，LT3476

1 引言

 LT3476 是凌力尔特公司最新推出的 4 通道 DC-DC 转 换器。它的每个通道都能驱动多达 8 个串联的 1A 发光二 极管（LED），因而能驱动多达 32 个 1A LED，同时具有 高达 96％的效率。4 个通道中的每一个都由独立的真正彩 色 PWM 信号控制，从而对每个通道都能以高达 1000∶1 的调光比进行独立调光。采用固定频率和电流模式结构可 确保它在宽电源电压和输出电压范围内稳定工作。频率调 节引脚能使用户在 200kHz~2MHz 的范围内对频率进行编 程，以优化效率，同时也可以最大限度地减小外部器件的 尺寸。采用耐热增强型 5mm×7mn QFN 封装，有助于解 决 100W LED 应用中占板面积和高度的紧凑问题。

LT3476 在 LED 的高压侧检测输出电流，是一个灵活 性最高的 LED 驱动方案，可提供降压、升压或降压 / 升 压型配置。在 105mV 的全标度值条件下，将每个电流监 视器的门限准确度修正至 2.5％以内，用户就能利用一个 外部检测电阻器来设置每个通道的输出电流范围。4 个稳 压器均由对应信道的 PWM 信号来独立操作。该 PWM 可 精准调节 LED 信号源的混色或调光比，其调光比可高达 1000∶1。

2 性能特点

 LT3476 的 特 点 是： ① 采 用 True Color PWMTM 调 光， 可提供高达 1000∶1 的调光比；②采用高压侧检测，进 行 LED 电流调节；③ VADJ 引脚可在 10mV~120mV 范围内 准确设定 LED 电流的检测门限；④具有 4 个 1.5A，36V 内部 NPN 开关的独立驱动器通道；⑤频牢调节引脚范围 为 200kHz~2MHz； ⑥ 转 换 效 率 高 达 96 ％； ⑦ 具 有 开 路 LED 保护；⑧纯运行模式下，低静态电流为 22mA，在 停机模式下低静态电流小于 10μA；⑨输入电压范围宽，UIN=2.8V~16V； ⑩ 采 用 耐 热 增 强 型 38 引 脚 5mm×7mm QFN 封装。

3 引脚功能说明

LT3476 采用 38 引线，5mm×7mm QFN 封装。图 1 给 出 其 引 脚 配 置 图。 其 中，VC1，VC4，VC3，VC2（ 引 脚 1、12、13、38）为误差放大器的补偿端：LED1，LED2， LED3，LED4（引脚 2，5，8，11）为电流检测误差放大 器的同相输入端 ；CAP1，CAP2，CAP3，CAP4（引脚 3， 4，9，10）为电流检测误差放大器的反相输入端；RT（引 脚 6）为振荡器的频率设置端；REF（引脚 7）为基准输出 端；VADJ4，VADJ3，VADJ2，VADJ1（ 引 脚 14，15，36，37） 为 LED 的电流调节端；PWM4，PWM3，PWM2，PWM1（引 脚 16，17，34，35）为低电平信号端，用于关闭通道，停 用主开关；SHDN（引脚 18）为停机端，当该引脚上的电 压高于 1.5V 时，该器件接通；NC（引脚 19，20，21，30， 31，32）未使用端，为更好地散热，需与接地引脚 39 连 接 ；SW4，SW3，SW2，SWl（引脚 22，23，24，25，26， 27，28，29）为开关引脚端；VIN（引脚 33）为输入电源引 脚端；GND（引脚 39）为电源及信号地端。

4 功能描述

图 2 示出 LT3476 的结构框图。LT3476 是一款具有内 部电源开关的恒频率电流模式稳压器。在每个振荡周期的 起点，设定 SR 锁存器，接通主电源开关 VQ1，其电压则随 VQ1 的电流成比例增减，并施加至一稳定的斜坡信号上， 其最终值反馈给 PWM 比较器 A2 的极端。当该电压高于 A2 负极上的输入电压时，SR 锁存器复位，关断电源开关。 A2 负极上的输入电压由误差放大器 A1 提供，其大小取决 于内部电阻 RSET 两端电压与外部电流检测电阻 RSNS 两端电 压之差。以此方式使 A1 设置正确的峰值开关电流，用以 调节流过 RSNS 的电流。VQ1 上的输出电流则随 A1 输出的 增加而增加，随 A1 输出的减少而减少。

通过 VADJ 输入引脚改变 RSET 两端电压，可以调整 RSNS 上的电流大小。通过放大器 A4 可调整 VQ3 的输出电流， 使 RSET 两端生成一个与 VADJ 相等的电压，并使 CAP 引脚 上的输入电压为 VADJ输入的 l/10。当 A4 的输入电压为 1.25V 时，RSET 上 的 电 压 典 型 极 限 值 为 125mV。 采 用 PWM 引 脚来调整 RSNS 上的平均电流，以便对 LED 照明调光。当 PWM 引脚为低电平时，禁止 VQ1 操作，关断 A1，所以它 不会驱动 VC 引脚。此时，所有 VC 引脚上的内部载荷均 停用，这样外部补偿电容器上将保存 VC 引脚的充电状态。 当 PWM 引脚上的电平由低变高时，开关所需电流将恢复 至 PWM 上一次变换至低电平之前的数据，该功能可减少 瞬变恢复时间。

5 典型应用

 图 3 给出用于驱动四路 1A×8LED 时 LT3476 的典型 应用。

5.1 开关频率设置

LT3476 的开关频率取决于一个连接在 RT 引脚与 GND 之间的外部电阻器。RT 引脚不能开路，也不能连接电容 器，必须始终连接一只电阻。开关频率与 fc 与 RT 的阻值 大小有关。当 fc=200kHz 时，RT=140kΩ；当 fc=400kHz 时， RT=61.9kΩ；当 fc=1MHz 时，RT=21kΩ；当。fc=12MHz 时， RT=16.2kΩ；当 fc=2MHz 时，RT=8.25kΩ。

一般来说，在需要很高或很低开关占空比操作时，或 者希望获得较高效率时，应采用较低的开关频率。若选择 较高的开关频率，应使用数值较小的外部元件，以实现较 小的外形尺寸。然而对高频下的 PWM 调光，因为较高的 开关频率（较短的开关周期）只需在每个开关周期起点处 一个很窄的时隙中对 PWM 引脚的状态进行采样，所以能 实现更好的调光控制。

 5.2 电感选择

用于 LT3476 的电感，其额定饱和电流应为 2.5A 或更大。为了获得最佳闭环稳定性效果，选定的电感值应能提 供一个 350mA 或更大的纹波电流。对于降压或升压型配 置而言，在 RT 引脚使用一个 21kΩ 电阻的情况下（TSW ≈ 1μs），大多数应用表明，电感的推荐值在 4.7μH~10μH之间。在降压模式中，电感值 的估算公式为 [1]： (1) 式中：DBUCK=VLED/VCAP；VLED 为 LED 串两端的电压；VCAP 为 电压转换器的输入电压；TSW 为 LED 驱动器开关引脚的开关周 期，单位为μs。

在升压模式中，电感值的 估算公式为： (2) 式 中： ； VIN 为 输 入 电 压；VCAP 为 LED 串两端的电压。

5.3 输入输出电容器的选择

为 了 运 行 可 靠， 应 在 LT3476 的 VIN 引脚附近设置一 个与地连接的 1μF 或更大的旁 路电容器（最好选择陶瓷电容 器）。对于降压型配置来说，当 开关关断时，因肖特基二极管 返回的电流会在功率转换器的 输入电容器上产生较大的脉冲 电流，所以应选择较低等效串 联电阻值（ESR）和等效串联 电感值（ESL）的电容器，并 使其满足纹波电流的要求。通 常可在靠近肖特基二极管与接 地平面处设置一个 2.2μF 的陶 瓷电容器。输出滤波电容器的 选择取决于负载的大小以及配 置升压型转换器还是降压型转 换器。对 LED 的应用来说，发 光二极管的等效电阻比较低， 因此选择输出滤波电容器时， 应尽量将电感产生的纹波电流 衰减至 35mA 以下。所需电容值的估算公式为： CFILT=2（TSW/RLED） (3) 式中：TSW 为 LED 驱动器开关引脚的开关周期；RLED 为 LED 串的等效电阻值，当 RLED=5Ω，TSW=1μs 时，滤波电容的典型值为 0.47μF。

为实现环路的稳定性，假设输出极点位于闭环增益为 1 的频率上，这样用于环路补偿的主极点将取决于 VC 输 入端的电容器。

对于 LED 的升压应用，由于源电流的脉动特性，所 需的滤波电容器数值约为上述计算值的 5 倍。因此对于每 个通道来说，往往在靠近肖特基二极管与 IC 接地平面处 设置一个 2.2μF 陶瓷型电容器就足够了。

5.4 LED 电流调节

 可通过一个与负载串联的外部检测电阻来调节 LED 的电流。该方法纯驱动负载的过程中能检测多个并联 LED 串中的一个，并能保持较好的准确度。VADJ 输入引脚负责 把外部检测电阻器两端的电压门限值设定在 10mV~120mV 之间。REF 引脚提供一个 1.05V 的基准输出电压，并通 过电阻分压器或直接连接用于驱动 VADJ 引脚，以提供 105mV 的全标度电流，也可采用一个 D/A 转换器来驱动 VADJ 引脚。VADJ 引脚不能置于开路状态。如果 VADJ 的输入 与一个高于 l.25V 的电压相连，则 CAP 与 LED 两端的缺 省调节门限为 125mV。VADJ 引脚也可外接一 PTC 热敏电阻， 以对 LED 负载进行过热保护。图 4 示出过热保护电路。

5.5 调光控制

采用 LT3476 控制调光电流源的方法有两种。一是 LED 的常用方法。它采用 PWM 引脚把电流源调整在零电 流与满电流之间，以实现一个精准编程的平均电流。为了 使这种电流控制方法更加准确，在静态期间，把需要的 开关电流存储于 VC 节点上。当 PWM 信号变至高电平时， 该功能将最大限度地缩减恢复时间。最小的 PWM 接通或 关断时间取决于通过 RT 引脚所选择的工作频率。为了获得最佳的电流准确度，最小的 PWM 低电平或高电平时间 至少为 10 个开关周期。遵循该准则有两个原因：其一是 为了在关断前使输出达到稳态，其二是振荡器未被同步 至 PWM 信号，而且从 PWM 走高到开关操作开始之间可 能存在长达 1 个开关周期的延迟，不过该延迟并非使用于 PWM 信号的负变换。如果在 LED 电流通路中使用一个断 接开关，则最小的 PWM 低电平 / 高电平时间可被缩短至 5 个开关周期。第二种方法是采用 VADJ 引脚在 PWM 高态期 间对电流检测门限进行线性调节。LED 电流的编程功能增 强了 PWM 调光控制能力，有可能使总调光范围扩大 10 倍。

6 结语

 半导体照明正在引发世界范围内照明光源的一场革 命。作为新型高效固体光源，半导体照明具有长寿命、节 能环保、色彩丰富、微型化等优点，将成为人类照明史 上的又一次飞跃 [2]。LED 驱动器是半导体照明能否持续 发展的关键之一。由于 LT3476 可同时驱动多达 32 个 1A LED[3]，并能使用 PWM 信号方便地以高达 1000∶1 的调光 比进行调光，因此它的出现必将加速大功率白光 LED 在 照明领域的实用化进程 [4]。