[FAQ] [参考译文] 【常见问题解答】TPS922051：支持低输出电流的设计注意事项

TPS922051/0 是支持 4.5V 至 65Vin 1/2A 降压 LED 驱动器的不错选择。 在某些应用中、输入范围更宽、LED 电流相对较低、没有其他资源来实现模拟调光或灵活调光。 这意味着客户只能选择调整 Rsense（检测电阻）来调节 LED 输出电流。 在这种情况下、设计电路的关键因素是什么？

例如、当 VIN=48V、4 片式 WLED、最大 LED 电流为 100mA 时、一般来说、如果遵循数据表中的公式（第 8.2.1.2 节）、建议电感为 1.125mH（选择 K=0.2）。 根据建议的电感、最好获得准确的 LED 电流和良好的 LED 电流纹波。 然而、对于某些客户、该电感相对较大、对于解决方案的总尺寸和成本结构而言会不利。 如果选择了 10uH 等典型电感器并且同时选择了良好的 LED 电流精度、是否可以实现良好的 LED 电流精度？

下图显示了自适应关断时间电流模式控制降压 LED 驱动器的方框图。 正如数据表 7.3.1 中所述、为了进行平均输出电流调节、CSP 和 CSN 引脚之间检测电阻上检测到的电压通过误差放大器与内部电压基准 VREF 进行比较。 误差放大器的输出 VCOMP 通过外部补偿网络、然后与 PWM 比较器的峰值电流反馈进行比较。 在每个开关周期中、当内部 NMOS FET 导通时、峰值电流通过内部 FET 检测。 当在 PWM 比较器的输入端检测到的峰值电流值达到 VCOMP 时、NMOS FET 关断、自适应关断时间计数器开始计数。 自适应关断时间计数器停止计数后、该计数器将复位、直到 NMOS FET 保持关断。 计数时间由连接到 FSET 引脚的外部电阻器和输入/输出前馈决定。 因此、该器件能够在稳定状态下保持几乎恒定的开关频率、并将输出平均电流调节到所需的值。

对于方框图中所示的误差放大器、检测反馈 CSPN (CSPN=CSP-CSN) 的交流幅度应小于 200mV。 我们以 VIN=48V、4 片式 WLED 和最大 LED 电流 0.1A 为例。 图 2 展示了 ILED（LED 电流）、IL（电感器电流）和 V_CSPN (L=1mH) 的波形。 从波形可以看出、CSPN 的交流幅度为 60mV。  理论上、V_CSPN 的最大值为 Vref *(1+K/2)、V_CSPN 的最小值为 Vref *(1-K/2)。 K 是电感器电流的纹波比 (Δ ΔIL IOUT_MAX)。 K 的合理值为 20%至 60%。 交流幅度为 K* Vref。 因此、当在 20%至 60%之间的范围内选择 K 时、没有问题来满足 V_CSPN 200mV 交流幅度要求。

为了支持较低的电感、即使 LED 电流相对较低、本文提出了一种方法：添加一个 SENSE Csense 来抑制交流幅度。 图中显示了 L=33uH 且没有 Csense 时 ILED、IL、V_CSPN 和 I_comp（误差放大器输出电流）的波形。 图中显示了 L=33uH 且 Csense = 1uF 时 ILED、IL、V_CSPN 和 I_comp（误差放大器输出电流）的波形。 从波形可以看出、如果没有 Csense 和典型的 33uH 电感器、ILED 就是 142mA、而目标 LED 电流是 100mA、这会使测量结果与理论结果之间产生很大差异。 原因是检测反馈 V_CSPN 的交流振幅较大、因此误差放大器饱和、EA 的输出被钳位。 添加 Csense 后、即使电感器的典型值为 33uH、实际 LED 电流仍然可以精确到 100mA。 因此、在设计电路时、如果需要功率密度和良好的成本结构、添加 Csense 是低 LED 电流应用的好方法。 PLS 测量 CSPN 两端的电压、以确保其范围在 100mV 至 300mV 内。