基于降壓轉(zhuǎn)換器的LED照明驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)

雖然在輸出電壓可能高于也可能低于輸入電壓時(shí)，峰值電流模式控制的非連續(xù)升降壓轉(zhuǎn)換器是LED驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)不錯(cuò)選擇。但是，采用這種升降壓轉(zhuǎn)換器來(lái)設(shè)計(jì)驅(qū) 動(dòng)器時(shí)，LED電壓的變化會(huì)改變LED電流，LED開(kāi)路將導(dǎo)致輸出端產(chǎn)生過(guò)高的電壓，從而損壞轉(zhuǎn)換器。本文將詳細(xì)討論這種用于LED的轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)，并給出 多種克服其固有缺點(diǎn)的方法。

　　發(fā)光二極管(LED)的應(yīng)用已有很多年，隨著最新技術(shù)的進(jìn)步，它們正逐漸成為照明市場(chǎng)中強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者。 新的高亮度LED具有很長(zhǎng)的壽命(約10萬(wàn)小時(shí))和很高的效率(約30流明／瓦)。過(guò)去三十多年來(lái)，LED的光輸出亮度每l8～24個(gè)月便會(huì)翻一番，而且 這種增長(zhǎng)勢(shì)頭還會(huì)持續(xù)下去，這種趨勢(shì)稱(chēng)為Haitz定律，相當(dāng)于LED的摩爾定律。

　　從電氣上來(lái)說(shuō)，LED與二極管類(lèi)似，它們也是單向?qū)щ?盡管它們的反向阻斷能力并不太好，高的反向電壓很容易損壞(LED)，并具有 與常規(guī)二極管類(lèi)似的低動(dòng)態(tài)阻抗V-I特性。另外，LED一般都有安全導(dǎo)通時(shí)的額定電流(高亮度LED的額定電流一般為350mA或700mA)。通過(guò)額定 電流時(shí)，LED正向壓降的差異可能比較大，通常350mA白光LED的壓降在3～4V之間。

　　驅(qū)動(dòng)LED需要受控的DC電流。為了使LED的使用壽命長(zhǎng)些，LED電流中的紋波必須很低，因?yàn)楦呒y波電流會(huì)使LED產(chǎn)生較大的阻性功耗，降低 LED使用壽命。LED驅(qū)動(dòng)電路需要更高效率，因?yàn)榭傮w效率不僅取決于LED本身，也與驅(qū)動(dòng)電路有關(guān)。而工作于電流控制模式的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器是滿(mǎn)足LED應(yīng)用 的高功率及高效率要求的理想驅(qū)動(dòng)方案。

　　驅(qū)動(dòng)多個(gè)LED也需要仔細(xì)考慮。圖1是LED的串并聯(lián)連接電路。其中圖1(a)為L(zhǎng)ED的并聯(lián)連接電路。圖1(h)是LED的串聯(lián)連接電路。由 于各個(gè)LED的動(dòng)態(tài)阻抗和正向壓降不相同，因此，如果沒(méi)有外部均流電路(如電流鏡像)，就不可能保證流過(guò)LED上的電流相同；此外，由于一個(gè)LED 出現(xiàn)故障將使LED串?dāng)嚅_(kāi)，從而致使所有LED電流在剩下的LED串之間分配，這將導(dǎo)致LED串上的電流增大，從而可能損壞LED。因此，出于上面兩個(gè)原 因，設(shè)計(jì)時(shí)一般不用如圖1(a)那樣的并聯(lián)LED電路。

　　因此，更好的做法是將LED串聯(lián)起來(lái)。但該方法的缺點(diǎn)是，如果一個(gè)LED 出現(xiàn)故障，則整個(gè)LED串將停止工作。讓剩下的LED串繼續(xù)工作的一個(gè)簡(jiǎn)單辦法是將一個(gè)齊納二極管(其額定電壓大于LED的最高電壓)與每個(gè)(或每組) LED并聯(lián)，如圖1(b)所示。這樣，任何一個(gè)LED發(fā)生故障后，其電流都會(huì)流到相應(yīng)的齊納二極管上，LED串的其余部分仍可正常工作。