LT?3956 是一款單片式開關穩壓器，能夠在很寬的輸入和輸出電壓范圍內產生降壓、升壓或 SEPIC 拓撲結構中的恒定電流 / 恒定電壓輸出。憑借高達 80V 的輸入和輸出電壓、一個堅固的內部 84V 開關和高效率操作，LT3956 能夠以小占板面積輕松產生高功率。

LT3956 將關鍵放大器和比較器模塊與一個高電流 / 高電壓開關穩壓器集成在一個纖巧的 5mm × 6mm 封裝中。參見圖1所示，了解生產完整的恒流、恒壓升壓電路所需的電路板空間有多小，非常適合LED驅動、超級電容充電或其他需要增加輸入或輸出電流限制保護的高功率應用。

圖1.完整的大功率、恒流、恒壓升壓電路

是什么讓 LT3956 變得滴答作響？

LT3956 中的大動量是一個額定電壓為 84V、90mΩ 低側 N-MOSFET 開關，具有一個內部編程電流限值 3.9A （典型值）。開關穩壓器可由高達 80V 的電源供電，因為 N-MOSFET 開關驅動器、PWMOUT 引腳驅動器和大多數內部負載均由內部 LDO 線性穩壓器供電，該線性穩壓器可將 VIN 轉換為 7.15V，前提是 VIN 電源足夠高。開關占空比和電流由電流模式脈寬調制器控制，該架構可提供快速瞬態響應、固定開關頻率操作以及可變輸入和輸出端易于穩定的反饋環路。開關頻率可利用一個外部電阻器在 100kHz 至 1MHz 范圍內進行設置，從而使設計人員能夠優化元件尺寸和性能參數，例如最小/最大占空比和效率。

LT3956 的核心是一個雙輸入反饋跨導 （gm） 放大器，該放大器將差分恒定電流檢測與標準低側電壓反饋相結合。這兩個循環之間的交接是無縫且可預測的。最接近其設定點運行的反饋環路被自動選擇為控制電荷流向連接到VC引腳的補償R-C網絡的環路。VC引腳上的電壓電平反過來控制開關的電流和占空比。

堅固耐用的高功率升壓 LED 驅動器

圖2所示為采用24V輸入工作的50W升壓LED驅動器，展示了該產品用作LED驅動器時的一些獨特功能。該升壓電路可承受 6V 至 60V 的寬輸入范圍。在此VIN范圍的低端，當VIN下降時，通過縮減編程的LED電流（由CTRL引腳上的電阻分壓器（R5和R6）設置），防止電路工作得太接近開關電流限值。圖3顯示了效率和LED電流與VIN的關系。高效率（94%）意味著調壓閥的被動冷卻足以應對除最極端環境條件外的所有條件。

圖2.這款 50W 升壓 LED 驅動器提供寬輸入范圍、PWM 調光以及 LED 故障保護和報告。

圖3.94%的高效率意味著圖3所示轉換器的功耗小于2W。

模擬和 PWM LED 調光

LT3956 提供了兩種高性能調光方法：通過 CTRL 引腳和 ISP/ISN 電流檢測輸入進行模擬調光，以及通過 PWM 輸入和 PWMOUT 輸出進行 PWM 調光。

模擬調光

模擬調光通過 CTRL 引腳上的電壓實現。當 CTRL 引腳低于 1.2V 時，它將電流檢測門限設置為零至 250mV （典型值），保證精度為 3mV 時為 ±5.100%。當CTRL高于1.2V時，電流檢測門限固定為250mV。當 CTRL = 100mV （典型值） 時，電流檢測門限設置為零。如果 CTRL 引腳由電阻分壓器驅動，則此內置失調對特性非常重要——使用非零 CTRL 電壓可以達到零編程電流。CTRL 引腳具有高阻抗，因此可以在各種配置中驅動。

脈寬調制調光

LED電流的脈寬調制（PWM）是實現光輸出寬范圍調光的首選技術。圖2所示為電平轉換晶體管Q1驅動高端斷接P-MOSFET M1。這種配置允許使用單線解決方案對燈具進行PWM調光 - LED陰極電流可以在公共GND上返回。PWM調光波形的示波器照片（圖4）顯示了小于200ns的急劇上升和下降時間，并且電流快速穩定。盡管對于采用 LT3956 的這一特定升壓電路而言，陰極處的低側 N-MOSFET 斷接是更簡單、更明顯（而且速度更快）的實現方案，但使用高端 PWM 斷接對于下文將要討論的升壓保護策略非常重要。

圖4.60V LED 的升壓 PWM 調光波形即使在較短的時間間隔內也能顯示微秒級的上升和下降時間以及出色的恒流調節。

保護 LED、驅動器和輸入電源的注意事項

LED系統通常需要負載故障檢測。在開路LED串的情況下限制輸出電壓一直是一個基本要求，并通過FB輸入端的電阻分壓器（R3和R4）來實現。如果串打開，開關穩壓器調節VFB至恒定的1.25V （典型值）。除了 gm提供這種恒壓調節的放大器，FB輸入還具有兩個與之相關的固定設定點比較器。當FB超過1.20V （典型值）時，較低的設定點比較器激活VMODE集電極開路下拉。在LED斷開并失去電流調節信號后，輸出上升，直到達到恒壓調節設定點。在此電壓斜坡期間，VMODE引腳置位并保持，指示LED負載已開路。當PWM變為低電平且穩壓器停止開關時，該信號保持其狀態，從而允許輸出電壓可能降至閾值以下，而無需通過開關提供偶爾的刷新。當 PWM 變為高電平時，VMODE 引腳會快速更新。VMODE信號還可以指示調節模式正在從恒流過渡到恒壓，這是電流限制恒壓應用（如電池充電器）的適當功能。

圖2中的升壓電路以獨特的方式使用電壓反饋（FB）輸入，保護LED節點免受GND故障的影響，同時保留LED驅動器的所有其他理想屬性。標準升壓電路具有從電源到輸出的直接路徑，因此當電源電流不受限制時，其輸出端無法承受GND故障。在許多情況下，人們可能希望保護開關穩壓器免受LED陽極短路至GND的影響——也許燈具通過連接器或長線與驅動器電路隔開，輸入電源是高容量電池。+

LT3956 具有提供這種保護的功能。過壓FB（OVFB）比較器是FB輸入端的第二個比較器，設定點高于VFB調節電壓。它導致PWMOUT引腳轉換為低電平，并在FB輸入超過1.31V（典型值）時立即停止開關。

OVFB比較器可用于輸出GND故障保護方案（專利申請中）以實現升壓。關鍵元件是高邊LED斷路P-MOSFET （M1）及其響應PWMOUT信號的配套驅動電路，以及由D2、Q2和兩個電阻組成的輸出GND故障檢測電路，這些電阻器向FB節點提供信號。當輸出短路時，電路通過檢測流入D2的電流來工作，從而觸發OVFB比較器。響應OVFB比較器，高端開關M1保持關斷狀態，開關停止，直到故障條件消除。圖5顯示了M1開關在和輸出短路事件期間的電流波形。

圖5.升壓短路至GND的LED端子通過新型電路防止損壞開關元件。+

保護 LED 的其他注意事項

一些惡劣的工作環境會在輸入電源上產生瞬變，可能會過驅動升壓輸出（即使只是短時間），并可能因電流過大而損壞 LED。為了在這種瞬態期間停止開關并斷開LED的連接，PWM輸入的簡單附加電路（如圖6中的分線所示）斷開LED串的連接，并在V時使開關穩壓器空閑。在超過50V。當 V在足夠低，但當Q1的基極（設置y電阻分壓器從V開始）時切斷該電流在） 超過 6.5V （INTV抄送減去 V是).當PWM低于其閾值時，PWMOUT也會變低。~2V的遲滯由PWMOUT提供。由于PWM門限較高（在整個溫度范圍內最小值為0.85V），因此可以添加阻斷二極管D1以保持PWM調光能力。

圖6.VIN過壓電路在高輸入電壓瞬變期間停止開關并斷開負載。

LT3956 為驅動 LED 時遇到的散熱問題提供了解決方案。隨著高功率的出現，人們擔心由于在高溫下連續運行而導致LED的使用壽命縮短。越來越多的LED模塊應用實現了LED的熱檢測，通常采用NTC電阻與LED散熱器耦合，并帶有導熱硅脂。采用 CTRL 和 V 的簡單電路裁判LT3956 的引腳和一個檢測 LED 溫度的 NTC 電阻器產生一條 LED 電流的熱降額曲線，如圖 7 所示。

圖7.按 CTRL 和 V裁判引腳提供熱降額以增強 LED 可靠性。

恒流/穩壓器適用于廣泛的應用

驅動 LED 充分利用了 LT3956 的特性，但它并不是唯一需要恒定電流下恒定電壓的應用。它可用于為電池和超級電容器充電，或驅動電流源負載，例如熱電冷卻器，僅舉幾例。它可以用作具有電流限制輸入或輸出的穩壓器，或具有電壓鉗的電流調節器。

按照這一思路，圖8顯示了一個SEPIC超級電容充電器，它從固定的24V輸入獲取電源，輸入電流限值為1.2A。選擇SEPIC架構有幾個原因：它可以同時進行升壓和降壓，并且具有輸入與輸出的固有隔離。選擇耦合電感而不是2電感方法，因為電路更小，成本更低。磁耦合效應允許使用單個耦合電容器，而 LT3956 的開關電流水平戰略性地利用了主要磁性供應商現成的耦合電感器產品3。

圖8.具有電流限制輸入的超級電容器充電器可在寬輸出范圍內提供受控的充電電流。

大值電容器（1F或更高）的充電電路可能在非基于電池的備用電源系統中找到。這些充電器將從一些間歇性運行的基于電感的直流電源中獲取電力，但可用功率可能會根據整體系統預算而受到限制。圖8所示電路的輸出充電速率不是基于任何定時器，而是基于CTRL引腳檢測的輸出電壓電平。低于某個輸出電壓（在本例中為22V）時，輸入電流受到限制，以便開關穩壓器保持在自己的電流限制范圍內。在較高的輸出電壓下，默認的內部電流檢測門限為250mV （典型值），確定輸入電流不能超過1.2A，因此輸出電流下降。在低于 1.5V 的非常低輸出電壓下，驅動 LT3956 SS 引腳的網絡降低了開關頻率和電流限值，以保持對充電電流的良好控制。當負載在其目標電壓的 5% 以內時，VMODE 引腳切換以指示恒流模式結束并進入恒壓調節狀態。

該電路適用于VIN在正常工作期間變化不大的情況。此類電路的設計過程從設置RSENSE值和250mV默認門限的最大輸入電流限值開始。下一個設計步驟是確定VOUT電平，低于該電平時，將通過CTRL降低VIN電流，以保持低于2.5A的平均開關電流。假設效率略低于90%，則在以下情況下設置電阻分壓器R5和R6，使其CTRL = 1.1V

R5和R6的值應比電阻R7高一個數量級。電阻分壓器R7和R8設置為在CTRL處提供大于125mV的最小電壓，這是設置輸入電流非零值所必需的。

結論

LT3956 簡化了需要恒定電流和恒定電壓調節的電源轉換應用，尤其是在它們受到電路板面積和 / 或物料清單長度限制的情況下。選擇其功能是為了最大限度地減少這些類型應用的外部模擬模塊數量，同時保持靈活性。將這些元件小心地集成到開關穩壓器中，可以輕松生產出需要眾多外部元件的繁瑣組合的應用。

審核編輯：郭婷