Cirrus Logic AN368 - Manual (Page 3)

AN368
AN368REV2 3
TABLE OF CONTENTS
1 OVERVIEW OF THE CS1630 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 INTRODUCTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1 Definition of Acronyms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2 Definition of Symbols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3 DESIGN PROCESS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.1 Operating Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3.2 Design Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.3 Design Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Step 1) Select Input Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Step 2) Design for a Flyback Topology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
a. Set OTP for a Series Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
b. Selecting a Flyback Topology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Step 3) Determine Second-stage Parameters for a Flyback Topology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
a.Set the Value for Boost Output Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
b. Select an Appropriate FET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
c. Determine the Flyback Transformer Turns Ratio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
d. Select the Full Brightness Switching Frequency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
e. Determine the Flyback Nominal Timing T1 and T2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
f. Calculate the Flyback Primary-side Inductance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
g. Calculate Peak Current on the Flyback Primary-side . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
h. Determine the RMS Current in the Winding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
i. Calculate R
Sense
(R21) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
j. Calculate Flyback Zero-current Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
k. Determine Output Capacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
l. Flyback Transformer Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
m.Recalculate R
Sense
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Step 4) Tune Second-stage Performance and Limiting Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
a.PID Feedback Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
b. Leading-edge Blanking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
c. Trailing-edge Blanking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
d. Maximum Gate Drive Duration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
e. Minimum Measurable Peak Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
f. T2 Time-out Configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
g. Automated Resonant Period Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
h. Switching Frequency Across Dim Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Step 5) Optimize Output Current Regulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
a.Definition and Scope of Second-stage Output Current Regulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
b. Tune Flyback ZCD Fixed Delays for Optimum Valley-switching Performance . . . . . . . . . . . 25
c. Tune I
PK(FB)
Compensations for Optimum Linear Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
d. Set T2 Offset Delays to Get Optimum Linear Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
e. T2 Commutation Time Delay Compensation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
f. Procedure for Measuring the Second-stage Output Current Regulation . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Step 6) Synchronizer Circuit Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
a.Phase Synchronization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
b. Flyback Mode Operation Using a Dual LED String Synchronizer Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . 33
c. Synchronizer Circuit RC Filter Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Step 7) Color System Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.4 Boost Stage Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Step 8) Determine I
PK(BST)
, I
SAT
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37