基于降壓轉(zhuǎn)換器的LED照明驅(qū)動器設(shè)計

　　基本的單階開關(guān)轉(zhuǎn)換器可分為三類：降壓轉(zhuǎn)換器、升壓轉(zhuǎn)換器和升降壓轉(zhuǎn)換器。當(dāng)LED串的電壓低于輸入電壓時，降壓轉(zhuǎn)換器圖2(a)是理想的選 擇；當(dāng)輸入電壓總是低于串輸出電壓時，則使用升壓轉(zhuǎn)換器比較合適圖2(b)；當(dāng)輸出電壓可能高于也可能低于輸入電壓時(由輸出或輸入變化引起)，則采用升 降壓轉(zhuǎn)換器圖2(c)比較合適。升壓轉(zhuǎn)換器的缺點是，輸入電壓的任何瞬變(可使輸入電壓升高并超過輸出電壓)都會導(dǎo)致LED上流過很大電流(由于負(fù)載的低 動態(tài)阻抗)，從而損壞LED。升降壓轉(zhuǎn)換器也可代替升壓轉(zhuǎn)換器，因為輸入電壓的瞬變不會影響LED電流。

升降壓轉(zhuǎn)換器的工作原理

　　對于低電壓應(yīng)用中的LED驅(qū)動器，升降壓轉(zhuǎn)換器是一種不錯的選擇。其原因有它們可用高于和低于輸入電壓的電壓來驅(qū)動LED串(升壓和降壓)、效 率很高(很容易到達(dá)85％以上)、非連續(xù)工作模式可抑制輸入電壓的變化(提供優(yōu)良的線電壓調(diào)節(jié))、峰值電流控制模式允許轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)LED電流，而無需復(fù)雜 的補償(簡化設(shè)計)、很容易實現(xiàn)線性和PWM LED亮度調(diào)節(jié)、開關(guān)晶體管失效不會損壞LED等等。圖2給出了降壓、升壓和升降壓轉(zhuǎn)換器與LED串的連接電路。

　　但是，這種方法仍有缺點：一是峰值電流受控問題，因為采用非連續(xù)電流模式的升降壓轉(zhuǎn)換器是一種功率恒定的轉(zhuǎn)換器。因此，LED串電壓的任何變化 都會引起LED電流的相應(yīng)改變；另一個問題是LED開路狀態(tài)會在電路中產(chǎn)生損壞轉(zhuǎn)換器的高電壓；此外，還需要額外的電路將恒定功率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)楹愣娏鬓D(zhuǎn) 換器，并需要在無負(fù)載情況下保護(hù)轉(zhuǎn)換器。

　　圖3所示為具體的升降壓轉(zhuǎn)換器應(yīng)用電路，該控制器內(nèi)置了用于設(shè)定開關(guān)頻率的振蕩器。在開關(guān)周 期之初，Q1導(dǎo)通。由于輸入電壓VIN加在電感上，電感電流(iL（t）)開始從零(初始穩(wěn)定狀態(tài))開始上升。當(dāng)感應(yīng)電流上升至預(yù)先設(shè)定的電流值 (ipk)時，Q1關(guān)閉。開關(guān)導(dǎo)通時間(ton)由下式確定：

　　ton=ipkL/VIN

　　此時，存儲在電感內(nèi)的總能量(J)為：

　　J=Li2pk/2

　　這樣，盡管此時開關(guān)會關(guān)閉，但流經(jīng)電感的電流并不會中斷。這會使二極管D1導(dǎo)通，并在電感兩端產(chǎn)生輸出電壓(-Vo)，這個負(fù)電壓會導(dǎo)致電感電流迅速下降。經(jīng)過一定時間tOFF后，電感電流趨于零。此時間可通過下列公式來計算：

　　tOFF=ipkL/VO

　　為使轉(zhuǎn)換器工作在非連續(xù)導(dǎo)通模式下，開關(guān)導(dǎo)通時間與電感電流下降時間的總和必須小于或等于開關(guān)周期TS，以便確保在下一個開關(guān)周期時，電感電流能夠從零開始。