LM3444/LM3445 非隔離式LED照明應用改進型線性穩(wěn)壓

4 基于傳統(tǒng)解決方案的線性穩(wěn)壓與批量生產電流容限設計舉例證明

為了驗證上面推導計算結果的有效性，我們按照表1所列參數(shù)制作一個樣機。

利用第2章的公式(5)，得到圖2所示頻率曲線圖：

利用第2章的公式(7)和(8)，得到電感器的最大電流和平均電流(參見圖3)：

圖4和圖5顯示了小于90Vac和140Vac的仿真和實驗結果。

測量和仿真得電流波形(參見圖4和圖5)幾乎完全一樣;輸出紋波表明存在一些小的差異，原因是LED仿真模型和實際測試LED負載之間有差異。

從圖6和圖7所示結果來看，計算結果好像密切匹配仿真結果與實際測量結果。這個結果為后面的容限分析提供了有力的理論支撐。

利用第2章的公式9，計算出標準輸出電流;得到批量生產期間考慮到參數(shù)容限情況下的最大和最小輸出電流：

利用3.2小節(jié)的公式(23)，得到批量生產期間考慮到參數(shù)容限情況下的極端LED電流變化。

圖9 90Vac到140Vac以下無改進解決方案組件容限對LED輸出電流變化的影響情況

利用3.2小節(jié)的公式(24)，得到批量生產期間的總LED電流容限(參見圖10)：

圖10 批量生產時90Vac到140Vac以下無改進解決方案的總LED電流容限

從公式(24)，我們可以看到，90Vac到140Vac以上的正常LED電流變化為17mA，線性穩(wěn)壓為± 3.3%，這對單個組件而言是可以接受的。但是，實際工程的主要問題是總調節(jié)可行性，也即考慮組件容限情況下的總LED電流容限。由圖8，我們知道，受組件容限影響的輸出電流變化約為32mA。因此，批量生產時的總LED電流容限為± 8%以上，如圖10所示。在實際生產過程中，這同樣很難實現(xiàn)。從上述分析我們可以知道，線性穩(wěn)壓是改善輸入范圍總容限的關鍵。

5 改進型非隔離式LM3444/LM3445解決方案工作原理

為了改善線性穩(wěn)壓，我們建議使用圖11所示線壓補償。

圖11 改進型線壓補償電路

為了降低圖11所示電路的閂鎖電流容限，可使用更高精度的電阻器R21、R23和R1_comp。為了減少D11、Q3和Q4的正向電壓影響，我們建議C7電壓稍高一些(例如：20Vdc)。為了知道不同溫度下的電流容限，規(guī)定V_C7為20V，Q4的V_c為20V，而R_comp為300K，然后進行SPICE溫度掃描仿真。結果如圖12所示。

圖12 0°C、25 °C、50 °C和85 °C以下溫度掃描仿真結果

由該結果，我們知道溫度容限為±3%，因此可以進入實際設計。

在安裝補償電路(參見圖11)以后，經過改善的toff的充電電流為：

為了減少Q3和Q4的Vbe的影響(如圖11所示)，我們建議，公式(27)的系數(shù)k盡可能地大，這樣我們便可在設計中忽略Vbe。

最大電流和平均電感電流公式與第2章中的公式(7)和公式(8)一樣。最終LED電流公式如下：

如果不考慮其他組件容限，則輸出LED電流的標準化公式可以寫為：

在實際計算過程中，我們可以做如下規(guī)定：0.95Char、0.99Rs、0.99Rup、1.08L和0.99 kfeed，以便得到最大LED輸出電流。該計算公式如下：