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MiniLED-高转换率和97.4%的峰值效率开关,具有占空比相关充电拓扑的Boost转换器 ,1.2A高驱动电流,电感DC降低20%

MicroLED.cn 技术文章 2021-04-20 12:59:13 6843 0 | 文章出自:proquest MiniLED

林延安,李思宜,黄正伦,黄崇信,梁展祥,张开Kai,钟启成,陈克鸿,林英熙,Shian-Ru Lin,蔡崇仁

国立交通大学,台湾新竹

台湾新竹瑞昱半导体

英文版论文原文,在文末附件可下载

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当今的MiniLED显示器可以分为多个阵列。每个MiniLED阵列具有900个像素可以有60个通道,其中每个通道有15个串联的LED。为了从低输入电压VIN(= 6V)并联驱动多通道MiniLED,升压具有高输出电压(高达30V)和高输出电流(高达1.2A的转换器),用于如果转换比(CR = VOUT / VIN)为5,则需要2000尼特。常规2开关(2S)升压转换器的电流IL = ILOAD /(1-D)高,其中ILOAD是负载电流,D是占空比,2S升压转换器效率低和高输出电压纹波。虽然升压转换器由一系列飞行辅助电容器CF可以降低电感电流水平以提高效率[1-5],CF缺乏高CR和高负载条件下的能量。

MiniLED-高转换率和97.4%的峰值效率开关,具有占空比相关充电拓扑的Boost转换器 ,1.2A高驱动电流,电感DC降低20%     第1张

在图17.9.1的顶部,两者[1]和[2]中的技术对φ2期间的CF进行充电。 CR高的情况下,φ2的持续时间

变小会严重影响充电时间。因此,由于电量不足存储在CF中时,驱动能力会降低。空载时(图17.9.2的左侧),[1]失败

进行调节,[2]中的D为0.87,CR = 5。有趣的是,[1]和[2]都没有负载电流= 1.2A时CR = 5。虽然额外的双通道交错三级

[1]中的降压-升压(DTLBB)结构可以为两个飞跨电容器充电,硬件开销增加了一倍,静态电流变高。

因此,与最新设计相比,减少了开关数量,本文提出了一种3开关(3S)升压转换器,用于在φ1至符合图17.9.1底部的高CR条件。在高CR下,φ1的扩展可以确保将足够的电荷存储在CF中,以提高重载下的驱动能力。同时,由于在φ2期间电感和CF串联,因此电感器两端的电压降低可以降低电感器电流。这开关两端的最大电压应力为VOUT-VIN(= 24V),而2VOUT-VIN[2]中的(= 54V)和[4]中的VOUT(= 30V)。在[2]中,由于串联包含电感,CF和COUT,在重负载下存储在CF中的能量不足更认真。相反,在φ1期间,建议的3S升压转换器使用VIN对电感器和CF同时充电,以确保高驱动能力。就这样提出的3S升压转换器的CR可能比[2]高得多。在左边在图17.9.2的另一侧,在CR = 5时D(φ1的持续时间)仅为0.73,空载时在负载电流= 1.2 A时增加到0.81。此外,不连续导通添加额外的DCM之后,可以在3S升压转换器中轻松实现模式(DCM)相φDCM。 [4]中的DCM操作将在电感器和电容器。拟议的3S升压转换器中的φDCM可以显着提高

由于关闭时间段与负载电流。更重要的是,由于仅使用了三个电源开关,所以两个与[1-5]相比,可以减少开关损耗和传导损耗。

在IL具有相同的正斜率(= VIN / L)的情况下,CF的插入可以降低负值在2S中,IL的斜率达到((2VIN-VOUT)/ L),而较大的负斜率达到((VIN-VOUT)/ L)图17.9.2右下方的升压转换器。在连续电流模式(CCM)中,建议的3S升压转换器可以具有较低的电感器AC电流纹波IL_AC由于IL_AC(3S)= [(2D(2S)-1)/ D2,因此在CR = 5时比2S升压转换器小25%(2S)]×IL_AC(2S)。 3S升压转换器可为电感器DC电流IL_DC充电680mA /周期(在最大占空比下),而2S升压转换器只能通过270mA /周期,因此可以轻松保证快速的瞬态响应。此外,3S升压转换器具有高CR =(2-D)/(1-D),因此仅需要D = 75%即可升压VOUT至5VIN。相反,2S升压转换器需要D = 80%,[2]需要D = 88%。不幸的是,[1]和[3]不能达到5VIN。在相同的负载条件下,较低φ1表示较低的IL_DC。当CR = 5时,3S升压转换器的IL_DC为20%比2S升压转换器小。

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MiniLED-高转换率和97.4%的峰值效率开关,具有占空比相关充电拓扑的Boost转换器 ,1.2A高驱动电流,电感DC降低20%     第2张A High Conversion Ratio and 97.4% Peak Effificiency 3-Switch   Boost Converter with Duty Dependent Charge Topology for   1.2A High Driving Current and 20% Reduction of Inductor DC   Current in MiniLED Applications.pdf


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