LT3763은 필요에 따라서 신속한 PWM 디밍 응답을 이용해서 최신 고전력 LED를 구동할 수 있는 60 V 동기 고전류 스텝다운 LED 드라이버 컨트롤러이다. 3개의 추가적인 전압 및 전류 레귤레이션 루프와 다수의 강력한 기능들을 제공함으로써 LED 드라이버 애플리케이션뿐만 아니라, 기타 다양한 유형의 애플리케이션에 이용할 수 있다.



글 | 후아 (워커) 바이(Hua Walker Bai) 전력 제품 애플리케이션 엔지니어 Linear Technology

“고전력 LED”라는 용어의 정의가 빠르게 바뀌고 있다. 몇 년 전이라면 350 mA LED에 쉽게 “고전력”이라는 딱지를 붙일 수 있었겠으나, 오늘날의 20 A LED나 40 A 레이저 다이오드와는 비교하기조차 무색하게 되었다. 오늘날은 DLP 프로젝터, 수술 장비, 무대 조명, 자동차 조명, 기타 전통적으로 고휘도 전구를 이용하던 여타 애플리케이션에 고전력 LED가 이용되고 있다. 이들 애플리케이션의 광 출력 요구를 충족하기 위해서 많은 경우에 고전력 LED를 직렬로 이용한다. 문제는 다수의 직렬연결 LED가 고전압 LED 드라이버 회로를 필요로 한다는 것이다. PWM 디밍 신호에 대해서 고속 LED 전류 응답을 요구하는 애플리케이션에서는 LED 드라이버 디자인이 더욱 더 복잡해진다.
LT3763은 신속한 PWM 디밍으로 최대 20 A에 이르기까지 LED 전류를 정확하게 레귤레이트 할 수 있도록 설계된 60 V 동기 스텝다운 DC/DC 컨트롤러이다. 이 디바이스 제품은 이전 세대 제품인 LT3743의 고전압 버전이다. LT3763은 3개의 추가적인 레귤레이션 루프를 제공하므로 다양한 유형의 애플리케이션에 이용할 수 있다:

1) 출력 전압 레귤레이션 루프는 고정 출력 전압 동작을 가능하게 한다. 이 루프를 이용해서 개방 LED 보호나 배터리 차저의 충전 완료 기능을 제공할 수 있다.
2) 두 번째 전류 레귤레이션 루프를 이용해서는 입력 전류 제한을 설정할 수 있다.
3) 입력 전압 레귤레이션 루프는 태양광 구동 애플리케이션에서 MPPT(maximum power point tracking) 기능에 이용할 수 있다.



효율을 극대화하도록 최적화된 48V 입력 대 35V 출력 10A LED 드라이버
그림 1은 48 V 소스를 이용해서 350 W 출력 전력을 제공함으로써 직렬로 최대 7개 LED를 구동할 수 있는 디자인을 보여주고 있다. 이와 같은 높은 전력 레벨일 때는 전력 소산이 중요한 문제이므로 높은 효율이 중요하다. 효율이 1% 향상될 때마다 손실을 3.5 W씩 줄일 수 있다. 그러므로 이 점은 총 전력 손실 예산이 7 W 미만인 경우에 매우 중요한 점이다. 이 회로는 최대 부하 전류 조건에서 98.2%의 효율로 동작하도록 최적화되어 있다. 그림 2에서는 LED 전류가 3 A를 지나면서 효율이 98%에 이르고 6 A 근처에서는 98.4%로 피크에 이른다는 것을 알 수 있다.
높은 전압일 때는 MOSFET 및 인덕터의 스위칭 손실이 전도손실보다 높아진다. 스위칭 주파수를 200 kHz로 설정함으로써 스위칭 손실을 최소화하는 한편, 소형의 솔루션 크기를 유지할 수 있다. 풀 로드로 동작할 때 상단 MOSFET에서 이 회로의 핫 스팟이 발생하고 50 ℃ 미만의 온도 상승으로 안정화된다. 이것은 MOSFET에 별 무리 없는 범위이다.



신속한 PWM 디밍으로 최적화된 36V 입력 대 20V 출력 10A LED 드라이버
PWM LED 디밍은 고전력 고성능 조명 애플리케이션에 널리 이용되고 있는 표준적인 디밍 기법이다. DLP 프로젝터 등과 같은 영상 프로듀싱 애플리케이션에서는 PWM 신호에 대한 신속한 LED 전류 응답이 중요하게 요구된다. 그림 3은 LT3763을 이용해서 신속한 LED PWM 디밍을 달성하도록 최적화된 애플리케이션을 보여준다.
PWM 신호에 대해 신속한 LED 전류 응답을 달성할 수 있도록 LT3763은 다수의 혁신적인 기능들을 포함한다. 특정한 입력 전압일 때 인덕턴스가 작을수록 인덕터 전류가 더 빠르게 상승할 수 있으므로 더 신속한 LED 전류 응답을 달성할 수 있다. 이 회로는 PWM 디밍 신호를 턴온 했을 때 제로 전류에서 최대 LED 전류에 도달하기까지 불과 수 마이크로초 밖에 걸리지 않는다. 그림 4는 PWM 디밍 애플리케이션에서의 성능을 보여준다. 풀 로드일 때 효율이 97%이다.

태양광 구동 배터리 차저
LT3763은 또한 출력 전류를 조절해서 입력 전압을 레귤레이트 할 수 있다. 이 기능은 태양광 구동 배터리 충전기 등에서 피크 입력 전력을 추적해야 하는 애플리케이션에 이용하기에 유용하다.
모든 태양광 패널은 패널의 조도, 전압, 출력 전류에 따라서 최대 출력 전력 지점이 결정된다. 대체적으로 패널 전압을 좁은 범위로 유지하고 패널 전압이 이 범위를 벗어나지 못하도록 필요할 때는 출력 전류를 낮추는 방식으로 피크 전력을 달성할 수 있다. 이것을 MPPT(maximum power point tracking)라고 한다.
LT7363의 입력 전압 레귤레이션 루프는 출력 전류를 조절해서 패널 전압을 최대 전력 지점 범위 내로 유지하도록 할 수 있다. 또한 LT7363은 정전류 정전압(CCCV) 동작과 C/10 기능을 제공함으로써 배터리 충전기 애플리케이션에 이용하기에 매우 적합하다.  ES