Texas Instruments LM3402HV Evaluation Board LM3402HVEVAL/NOPB LM3402HVEVAL/NOPB Datenbogen

L

V

IN

 - V

O

'

i

L

 = 

'

i

F

 =

t

ON

SNVS450E – SEPTEMBER 2006 – REVISED MAY 2013

Switching frequency is selected based on the tradeoffs between efficiency (better at low frequency), solution
size/cost (smaller at high frequency), and the range of output voltage that can be regulated (wider at lower
frequency.) Many applications place limits on switching frequency due to EMI sensitivity. The on-time of the
LM3402/02HV can be programmed for switching frequencies ranging from the 10’s of kHz to over 1 MHz. The
maximum switching frequency is limited only by the minimum on-time requirement.

Selection of the ripple current,

Δ

i

F

, through the LED array is analogous to the selection of output ripple voltage in

a standard voltage regulator. Where the output ripple in a voltage regulator is commonly ±1% to ±5% of the DC
output voltage, LED manufacturers generally recommend values for

Δ

i

F

ranging from ±5% to ±20% of I

F

. Higher

LED ripple current allows the use of smaller inductors, smaller output capacitors, or no output capacitors at all.
The advantages of higher ripple current are reduction in the solution size and cost. Lower ripple current requires
more output inductance, higher switching frequency, or additional output capacitance. The advantages of lower
ripple current are a reduction in heating in the LED itself and greater range of the average LED current before
the current limit of the LED or the driving circuitry is reached.

The buck converter is unique among non-isolated topologies because of the direct connection of the inductor to
the load during the entire switching cycle. By definition an inductor will control the rate of change of current that
flows through it, and this control over current ripple forms the basis for component selection in both voltage
regulators and current regulators. A current regulator such as the LED driver for which the LM3402/02HV was
designed focuses on the control of the current through the load, not the voltage across it. A constant current
regulator is free of load current transients, and has no need of output capacitance to supply the load and
maintain output voltage. Referring to the Typical Application circuit on the front page of this datasheet, the
inductor and LED can form a single series chain, sharing the same current. When no output capacitor is used,
the same equations that govern inductor ripple current,

Δ

i

L

, also apply to the LED ripple current,

Δ

i

F

. For a

controlled on-time converter such as LM3402/02HV the ripple current is described by the following expression:

(10)

A minimum ripple voltage of 25 mV is recommended at the CS pin to provide good signal-to-noise ratio (SNR).
The CS pin ripple voltage,

Δ

V

SNS

, is described by the following:

Δ

V

SNS

=

Δ

i

F

x R

SNS

(11)

A capacitor placed in parallel with the LED or array of LEDs can be used to reduce the LED current ripple while
keeping the same average current through both the inductor and the LED array. This technique is demonstrated
in

. With this topology the output inductance can be lowered, making the magnetics smaller

and less expensive. Alternatively, the circuit could be run at lower frequency but keep the same inductor value,
improving the efficiency and expanding the range of output voltage that can be regulated. Both the peak current
limit and the OVP/OCP comparator still monitor peak inductor current, placing a limit on how large

Δ

i

L

can be

even if

Δ

i

F

is made very small. A parallel output capacitor is also useful in applications where the inductor or

input voltage tolerance is poor. Adding a capacitor that reduces

Δ

i

F

to well below the target provides headroom

for changes in inductance or V

IN

that might otherwise push the peak LED ripple current too high.

shows the equivalent impedances presented to the inductor current ripple when an output capacitor,

C

O

, and its equivalent series resistance (ESR) are placed in parallel with the LED array. The entire inductor

ripple current flows through R

SNS

to provide the required 25 mV of ripple voltage for proper operation of the CS

comparator.

Copyright © 2006–2013, Texas Instruments Incorporated

15

Product Folder Links: