大功率RGB LED驅動器支持彩色照明設計

　　下一代建筑和裝飾照明通過適當組合紅、綠、藍LED的輸出能夠獲得更全面的色彩。在這種高亮度、多LED串聯(lián)的應用中，典型導通壓降可能達到22V至36V，吸收電流為1A至2A。圖1所示LED驅動器能夠為多個LED串聯(lián)的模塊提供2A的驅動電流，正向導通電壓可以達到36V。該電路僅驅動RGB LED的一種顏色，驅動三種顏色需要三路這樣的驅動器。由于LED產生的光強與其導通電流并非線性關系，選擇通過PWM(而非LED電流幅度)控制亮度等級，每個LED由脈沖調制的固定電流控制燈光亮度。IC控制器利用平均電流模式提供LED驅動，需要最少的外部元件。

　　工作原理

　　為了高效提供電流驅動，LED驅動器采用連續(xù)導通模式(CCM)的boost拓撲，利用平均電流模式控制輸入電壓的升壓轉換，為LED負載提供恒流驅動。單一芯片(MAX16821B)工作在300kHz，控制boost轉換器工作。由于boost轉換器拓撲在轉換器輸入和輸出之間提供了一個直接通道，必須確保串聯(lián)LED的最小導通電壓大于輸入電源電壓的最大值。LED負載通過MOSFET (Q1)和檢流電阻(R13)跨接在boost轉換器的輸出端，PWM ON期間Q1接通LED電流，PWM OFF期間則斷開電流通道。檢測R13兩端的電壓(代表通過LED的電流)時，IC可以抑制共模噪聲并在DIFF引腳提供以地為參考的輸出，增益為6V/V。檢流放大器輸出信號與內部電壓誤差放大器的0.6V基準相比較，差分檢流放大器的6V/V增益能夠使電流檢測的參考點從0.6V降至0.1V，即在額定負載電流下R13的壓差只有0.1V，有助于提高效率。該boost轉換器采用平均電流控制模式，通過兩個反饋環(huán)路控制LED電流。外環(huán)路檢測LED電流，并將其與基準電壓相比較，在EAOUT (第17引腳)產生放大后的誤差信號。內環(huán)路檢測誤差放大器的電壓輸出，相應地控制流過電感(L1)的電流。誤差放大器輸出還決定了以R13設置的電流驅動LED時所需要的電感電流，LED額定電流在R13產生的壓降為0.1V。

　　第二個檢流電阻(R15)用于設置電感返回通道的電流。U2內部的差分電流檢測放大器提供34.5V/V增益。電流誤差放大器將該輸出電壓與電壓誤差放大器的輸出進行對比，產生內部平均電流控制環(huán)路的誤差信號。這一放大后的誤差信號與內部振蕩器斜波進行比較，最終產生PWM信號(在DL第3引腳)用于驅動MOSFET Q2。電流誤差放大器的高增益使得電路能夠根據電壓環(huán)路的要求產生平均電感電流(在所允許的限制范圍內)，保持非常低的誤差。在指定的輸入電源電壓和LED正向導通電壓(忽略開關、二極管、檢流電阻等元件的壓差)下，boost轉換器的CCM工作模式決定了PWM開關的占空比，固定占空比與所要求的LED電流相對應，由此確定所需要的電感電流。電壓環(huán)路控制電流環(huán)路產生這一平均電感電流，從而提供所需的LED電流。兩個控制環(huán)路都應提供獨立補償，以確保穩(wěn)定工作。