基于電感升壓開(kāi)關(guān)型變換器的LED驅動(dòng)電路設計

　一、基本電路拓撲與工作原理

　　基于電感升壓開(kāi)關(guān)型變換器的LED驅動(dòng)電路廣泛應用于電池供電的消費類(lèi)便攜電子設備的背光照明中。電感升壓變換器基本電路拓撲主要由升壓電感器(L1 )、功率開(kāi)關(guān)MOSFET( VT1)、控制電路、升壓二極管(VD1 )和輸出電容器(C0)組成，如圖1(a )所示。

　　圖1電感升壓變換器基本電路及其工作原理圖

　　在便攜式設各中所使用的DC/DC升壓變換器，其控制器和功率MOSFET (VT1)一般都是集成在同一芯片上，有的還將升壓二極管(VD1 )也集成在一起，從而使外部元器件數量最少。

　　當控制器驅動(dòng)VT1 導通時(shí)，VD1截止，L1中的電流不能突變，只能從零開(kāi)始緩慢線(xiàn)性增加，并且電源在L1中儲存能量夕咆流通過(guò)L1和VT1 返回到電源負端。在此過(guò)程中，輸出電容C。給負載(Z)供電，如圖(b)所示。

　　當控制器使VT1截止時(shí)， L1上的感應電動(dòng)勢(左負右正)使VD1正向偏置而導通， L1釋放所儲存的能量，電流逐漸減小。在此過(guò)程中，電感器L1中的儲能與順極性的輸入電壓共同給負載供電，同時(shí)對C1進(jìn)行充電，如圖1(c)所示。

　　在電感升壓開(kāi)關(guān)型變換器中，輸出電壓Vo與輸入電VIN之間的關(guān)系為：

　　式中：D為開(kāi)關(guān)占空比。

　　從式(1)可知，由于D 1，(1 -D)1，故Vo>VIN。占空比D越大，Vo也就越高。Vo與VIN之比被稱(chēng)為變換器的升壓比。

　　二、主要優(yōu)點(diǎn)及不足

　　基于電感升壓變換器的 LED 驅動(dòng)電路大多被用于驅動(dòng)若干個(gè)相串聯(lián)的LED(有的也可以驅動(dòng)先串后并的LED陣列)，其主要優(yōu)點(diǎn)如下：

　　一是效率高，一般達80%～85%，比電容升壓變換器約高20%。

　　二是在驅動(dòng)串聯(lián)配置的LED串時(shí)，由于通過(guò)各個(gè)LED 的電流相等，從而可保證LED的亮度一致。

　　三是電感升壓開(kāi)關(guān)穩壓器通常被設置為一個(gè)恒流源，在較寬的電池電壓范圍內能保持LED亮度不變。

　　但是多電感升壓變換器也存在一些不是，具體表現在以下幾個(gè)方面：

　　一是尺寸太，價(jià)格較高。

　　二是在驅動(dòng)串聯(lián)配置的 LED串時(shí)，LED 的數量受到限制，通常其約40V的最高輸出電壓最多能夠支持10～13個(gè)白光LED，不僅使PCB銅導線(xiàn)上的電流密度成為一個(gè)問(wèn)題，而且只要有一個(gè)LED出現開(kāi)路，其他所有的LED將會(huì )熄滅。

　　三是EMI比較嚴重。