概述
所謂便攜式投影儀又稱(chēng)口袋式投影儀、TRT-3M便攜式投影機(jī)，主要通過(guò)3M LCOS RGB三色投影光機(jī)和 720P片解碼技術(shù)，把傳統(tǒng)龐大的投影機(jī)精巧化、便攜化、微小化、娛樂(lè)化、實(shí)用化，使投影技術(shù)更加貼近生活和娛樂(lè)。
本參考設(shè)計(jì)針對(duì)便攜式投影儀的6A降壓型LED驅(qū)動(dòng)器，參考設(shè)計(jì)基于PWM HB LED驅(qū)動(dòng)器MAX16821,該電路可驅(qū)動(dòng)一個(gè)LED;驅(qū)動(dòng)RGB三色LED時(shí)需要使用三片MAX16821.
LED驅(qū)動(dòng)器規(guī)格
輸入電壓范圍（VIN）：10V至15V
輸出電壓（VLED）：4.5V至6V
輸出電流（ILED）：1.5A至6A,可模擬控制
模擬控制電壓：1.1V至2.8V,對(duì)應(yīng)1.5A至6A
最大LED導(dǎo)通占空比：50%
最大LED電流上升/下降時(shí)間：< 1μs
最大LED電流紋波：6A時(shí)，< 15%
輸入
VIN （J1和J2接VIN+,J3和J4接GND）：10V至15V輸入電源。
通/斷控制（J8）：浮空或連接到+5V,使能驅(qū)動(dòng)器；J8短路時(shí)禁電路板工作。
PWM輸入（J7）：PWM調(diào)光輸入，連接一個(gè)幅度為3V至5V的PWM信號(hào)。為了保證PWM輸入能夠驅(qū)動(dòng)Q1和Q7,信號(hào)源在驅(qū)動(dòng)300pF負(fù)載時(shí)，上升/下降時(shí)間應(yīng)小于500ns.由于輸出信號(hào)的上升/下降時(shí)間控制在1μs以?xún)?nèi)，任何周期為1μs的3至4倍的PWM信號(hào)都可以使用。
LED電流控制（J6）：LED電流調(diào)節(jié)輸入。加載1.1V至2.8V電壓，可以在1.5A至5A范圍調(diào)整LED電流。
輸出
LED+ （J9、J10）：接LED陽(yáng)極。
LED- （J11、J12）：接LED陰極。
電感電流輸出（J5）：提供一個(gè)與LED電流成比例的信號(hào)。OUTV電壓為R9電壓的135倍。圖1. MAX16821 LED驅(qū)動(dòng)器電路板
圖1. MAX16821 LED驅(qū)動(dòng)器電路板
PWM調(diào)光
在PWM處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，LED輸出端的MOSFET Q9導(dǎo)通，LED短路。LED電流降至零，具體取決于Q1的導(dǎo)通時(shí)間（本設(shè)計(jì)中遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1?s）。PWM處于關(guān)閉期間始終保持電感電流。PWM開(kāi)始導(dǎo)通時(shí)，Q1關(guān)閉，電感電流對(duì)輸出電容充電。輸出電壓一旦達(dá)到LED的起始導(dǎo)通電壓，LED電流開(kāi)始上升。LED電流從0A上升到滿(mǎn)幅值的時(shí)間取決于幾個(gè)因素：電感電流、輸出電容以及LED的正向?qū)妷旱淖兓１緟⒖荚O(shè)計(jì)僅在LED電流設(shè)定為6A時(shí)滿(mǎn)足< 1?s LED開(kāi)啟時(shí)間的要求。如需在降低的電流時(shí)得到快速的LED開(kāi)啟時(shí)間，可增大電感值并減小輸出電容。
反饋補(bǔ)償
電阻R2和R23限制高頻電流環(huán)路的增益，補(bǔ)償次級(jí)諧波振蕩。在電流環(huán)路傳輸函數(shù)中遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單位增益頻率的位置設(shè)置一個(gè)零點(diǎn)，既可以保證在低頻區(qū)有足夠的增益，又可以保證電感電流的誤差非常小。利用C1、C19構(gòu)建該零點(diǎn)。在PWM關(guān)閉、導(dǎo)通時(shí)，Q1和Q2交替連接到RC網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。本設(shè)計(jì)可保持C1、C19的電量，使PWM響應(yīng)更加迅速。
由于直接測(cè)量電感電流，驅(qū)動(dòng)電路的傳輸函數(shù)中沒(méi)有輸出極點(diǎn)。外部電壓環(huán)路簡(jiǎn)化成一個(gè)單極點(diǎn)系統(tǒng)，而電壓誤差放大器在設(shè)定頻率范圍內(nèi)確定這唯一極點(diǎn)。為了避免兩個(gè)反饋環(huán)路相互干擾，C21和C22將外部環(huán)路的單位增益頻率降至電流環(huán)路單位增益頻率的十分之一。Q7和Q10保持補(bǔ)償電容的電荷，保證在PWM脈沖變化時(shí)，電壓誤差放大器的輸出能即刻切換至所要求的數(shù)值。電阻R24、R25可避免Q7和Q10狀態(tài)變化產(chǎn)生的電荷注入而導(dǎo)致的C21、C22充/放電。
LED電流上升/下降時(shí)間
本設(shè)計(jì)要求在PWM工作產(chǎn)生6A LED電流時(shí)，LED電流的上升/下降時(shí)間保持在1?s以?xún)?nèi)。這就要求使用較小的輸出濾波電容和較大電感，在滿(mǎn)足LED電流最大紋波的要求的前提下滿(mǎn)足上述條件。PWM處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，Q9導(dǎo)通，建立可編程的電感電流回路。如果LED電流設(shè)置為6A,電感電流將由MAX16821調(diào)整在6A.輸出再次導(dǎo)通時(shí)，電感電流對(duì)輸出電容C8充電。C8的充電速率決定了LED電流的上升時(shí)間，基于這一點(diǎn)計(jì)算C8的取值。因?yàn)镼9的放電速度遠(yuǎn)快于C8,所以LED電流的下降時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1?s.
電路波形
圖3. 參考設(shè)計(jì)測(cè)試數(shù)據(jù)：LED電壓(CH1)、LED電流(CH2)和OUTV電壓(CH3)
圖4. 參考設(shè)計(jì)測(cè)試數(shù)據(jù)：LED電壓（CH1）、LED電流（CH2）和CLP電壓（CH3）
圖5. LED電壓(CH1)和LED電流(CH2)上升時(shí)間的測(cè)試數(shù)據(jù)
圖6. LED電壓（CH1）和LED電流（CH2）下降時(shí)間的測(cè)試數(shù)據(jù)
測(cè)試參數(shù)
溫度測(cè)量
VIN:10V
IOUT:6A
TA:25°C
電路板溫度：+50°C
Q3、Q4和Q9溫度：+52°C
U1表面溫度：+47.5°C
L1磁芯溫度：+75°C （電流為5.8A時(shí)，L1溫度高出環(huán)境溫度40°C）
上電順序
在VIN+和GND之間連接0至20V、5A電源（PS1）。
在J6 （V_CONTROL）連接0至5V電源（PS2）。
將額定值大于6A的LED通過(guò)盡可能短的連線連接到LED+和LED-,以降低引線電感。如果需要較長(zhǎng)連線，請(qǐng)務(wù)必使用雙絞線連接。
J5、J8保持開(kāi)路。
打開(kāi)PS2電源，輸出1.1V.
逐漸增大PS1電源輸出，達(dá)到10V.LED被點(diǎn)亮，工作在1.5A連續(xù)電流。
將一個(gè)幅度為3V至5V、30%占空比的信號(hào)連接至PWM引腳。LED電流將由PWM信號(hào)控制通、斷。
將PS2輸出電壓從1.1V調(diào)整到2.8V.在PWM處于導(dǎo)通期間，LED電流從1.5A上升到6A.