基于降壓轉換器的LED照明驅動(dòng)器設計

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

升降壓轉換器的工作原理

　　對于低電壓應用中的LED驅動(dòng)器，升降壓轉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(lái)驅動(dòng)LED串(升壓和降壓)、效 率很高(很容易到達85％以上)、非連續工作模式可抑制輸入電壓的變化(提供優(yōu)良的線(xiàn)電壓調節)、峰值電流控制模式允許轉換器調節LED電流，而無(wú)需復雜 的補償(簡(jiǎn)化設計)、很容易實(shí)現線(xiàn)性和PWM LED亮度調節、開(kāi)關(guān)晶體管失效不會(huì )損壞LED等等。圖2給出了降壓、升壓和升降壓轉換器與LED串的連接電路。

　　但是，這種方法仍有缺點(diǎn)：一是峰值電流受控問(wèn)題，因為采用非連續電流模式的升降壓轉換器是一種功率恒定的轉換器。因此，LED串電壓的任何變化 都會(huì )引起LED電流的相應改變；另一個(gè)問(wèn)題是LED開(kāi)路狀態(tài)會(huì )在電路中產(chǎn)生損壞轉換器的高電壓；此外，還需要額外的電路將恒定功率轉換器轉變?yōu)楹愣娏鬓D 換器，并需要在無(wú)負載情況下保護轉換器。

　　圖3所示為具體的升降壓轉換器應用電路，該控制器內置了用于設定開(kāi)關(guān)頻率的振蕩器。在開(kāi)關(guān)周 期之初，Q1導通。由于輸入電壓VIN加在電感上，電感電流(iL（t）)開(kāi)始從零(初始穩定狀態(tài))開(kāi)始上升。當感應電流上升至預先設定的電流值 (ipk)時(shí)，Q1關(guān)閉。開(kāi)關(guān)導通時(shí)間(ton)由下式確定：

　　ton=ipkL/VIN

　　此時(shí)，存儲在電感內的總能量(J)為：

　　J=Li2pk/2

　　這樣，盡管此時(shí)開(kāi)關(guān)會(huì )關(guān)閉，但流經(jīng)電感的電流并不會(huì )中斷。這會(huì )使二極管D1導通，并在電感兩端產(chǎn)生輸出電壓(-Vo)，這個(gè)負電壓會(huì )導致電感電流迅速下降。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間tOFF后，電感電流趨于零。此時(shí)間可通過(guò)下列公式來(lái)計算：

　　tOFF=ipkL/VO

　　為使轉換器工作在非連續導通模式下，開(kāi)關(guān)導通時(shí)間與電感電流下降時(shí)間的總和必須小于或等于開(kāi)關(guān)周期TS，以便確保在下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期時(shí)，電感電流能夠從零開(kāi)始。