如何選擇LED照明的恒流應用？無(wú)疑，Buck型結構是性?xún)r(jià)比最好的選擇。本文就簡(jiǎn)單介紹一些低邊Buck型LED驅動(dòng)電路的原理和應用。

首先，是幾種常見(jiàn)的BUCK型結構。

第一種是高邊驅動(dòng)NMOS的方式，這種Buck型電路是在低壓DCDC中見(jiàn)得最多的。它的優(yōu)點(diǎn)是輸入輸出是共地的，并且公共端是系統電位最低點(diǎn)。在高壓Buck中，我們很少見(jiàn)到這種方式，原因在于高邊NMOS需要自舉升壓浮動(dòng)驅動(dòng)，高壓的驅動(dòng)電路太占芯片的面積了。所以可以想象，為什么一片高低邊驅動(dòng)器價(jià)格動(dòng)輒好幾塊錢(qián)。

第二種是高邊驅動(dòng)PMOS，這種結構的優(yōu)點(diǎn)和第一種相同，也不需要自舉升壓驅動(dòng)，但卻是比較少見(jiàn)，原因在于PMOS的多子為空穴，遷移率低，造成PMOS的性能較差，另外，這種驅動(dòng)要以輸入為參考，同樣會(huì )比較復雜。

第三種是高壓Buck型LED驅動(dòng)器中最為多見(jiàn)的，今天要說(shuō)的兩個(gè)IC都是這種結構。它的優(yōu)點(diǎn)很明顯：控制電路不需要承受高壓就能很好地完成對功率管的驅動(dòng)，因此IC的成本可以做到很低。而在LED以外的應用中，我們幾乎不會(huì )這樣用，原因很簡(jiǎn)單，這種結構的公共端是電源輸入正端，不符合我們的習慣。說(shuō)完上面這些，我們就來(lái)看看這些電路是如何來(lái)恒流的。首先，我們要搞清楚恒流的概念，恒的是負載的平均電流，對于Buck拓撲，也就是電感的平均電流。對于任何一種拓撲，一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內電感的電流都是先升到峰值，再降到谷值的，這個(gè)谷值可能大于0（連續模式），也可能等于0（斷續模式或者臨界模式）或者小于0（這種情況只會(huì )在同步整流的結構中出現）。如果是連續模式或者臨界模式，那么電感的平均電流就等于峰值電流加上谷值電流除以2，即：

Io_avg=IL_avg=(IL_peak+IL_valley)/2

如果要恒流，只要將電感的峰值電流和谷值電流定死就行。如下圖，對于低邊Buck型結構，開(kāi)關(guān)管開(kāi)啟時(shí)，電流按照藍線(xiàn)方向流動(dòng)，電感電流逐漸上升，如果檢測Rcs上的電壓達到一定值（即電感電流達到一定值）時(shí)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，那么峰值電流就定下來(lái)了。假設這個(gè)閾值為Vthh，那么峰值電流大小為：

IL_peak=Vthh/Rcs

接下來(lái)的開(kāi)關(guān)周期內，電感通過(guò)二極管D續流，如下圖所示。這就出現了一個(gè)問(wèn)題，此時(shí)的電流不再流經(jīng)開(kāi)關(guān)管，控制電路無(wú)法知道電流下降到何種程度了。

怎么辦？先看一下下面這個(gè)圖。用過(guò)臨界模式PWM控制IC的應該很快能夠看出來(lái)，這種結構可以實(shí)現在電感電流下降到0附近時(shí)重新打開(kāi)開(kāi)關(guān)管，也就是說(shuō)，可以強迫電路工作在臨界工作模式。使用一個(gè)輔助繞組，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷期間，電感電流下降，輔助繞組感應產(chǎn)生一個(gè)正電壓，當電感電流下降為零時(shí)，感應電壓消失，觸發(fā)開(kāi)關(guān)管重新開(kāi)啟。D1這個(gè)二極管是用來(lái)阻斷開(kāi)關(guān)管開(kāi)啟時(shí)輔助繞組上的反壓的，實(shí)際上我們可能看不到這個(gè)二極管，因為可以在IC內部A2的反相輸入端反向并接一個(gè)二極管到地，效果一樣的。

這個(gè)電路使得電感電流波形非常接近上圖的臨界模式，也就實(shí)現了輸出的恒流：

Io_avg=IL_avg=(IL_peak+IL_valley)/2=IL_peak/2

這就是BP2822的工作模式。大家會(huì )問(wèn)，為什么BP2822的應用中沒(méi)有這個(gè)輔助繞組？確實(shí)沒(méi)有，這個(gè)繞組肯定讓電感的加工變得復雜，成本會(huì )略微上升。那么它是如何檢測電感電流下降到零的呢。大家可以先想一下反激工作在斷續模式下，開(kāi)關(guān)管漏極電壓在開(kāi)啟前上一個(gè)周期內的波形是什么樣的。沒(méi)錯，會(huì )出現振蕩。那Buck型的會(huì )不會(huì )也有這樣現象呢？會(huì )。

大家看下圖。假設電流在t時(shí)刻過(guò)零，則t-時(shí)刻有：

Vds=Vcoss=Vin

在t+時(shí)，電感電流為零，C遠大于Coss，C視為短路，則Coss與L構成串聯(lián)諧振回路，諧振頻率為

初始振蕩幅度為Vin。用saber仿一下，確實(shí)如此。

有這個(gè)振蕩，那就好辦了，只要檢測這個(gè)振蕩一開(kāi)始，我們就把開(kāi)關(guān)管重新開(kāi)啟，那么久非常接近臨界工作模式了。甚至，我們可以檢測到這種振蕩到達谷值時(shí)將開(kāi)關(guān)管開(kāi)啟，那么就是我們所說(shuō)的準諧振（QR)了。但是仍然有問(wèn)題。不涉及到IC的可能不知道，國內絕大多數集成功率管的IC都是將控制部分的裸片和一個(gè)外置的功率管裸片封裝到一起的，也就是單片封裝，而不是單片集成。那么，功率管漏端和控制IC基本都是沒(méi)有連接關(guān)系的，那又如何取得這個(gè)振蕩信號呢？

這一點(diǎn)，還和驅動(dòng)結構相關(guān)。為了減小IC功耗，BP2822這類(lèi)IC都是采用源極驅動(dòng)的方式。也就是說(shuō)，芯片實(shí)際驅動(dòng)的是一個(gè)低壓的功率管，另外一個(gè)高壓功率管用來(lái)承受耐壓，下圖可以說(shuō)明這一結構。使用一個(gè)二極管和電容，就可以得到這個(gè)振蕩信號。但是，這個(gè)二極管和電容是需要承受高壓的，放在IC內部是不現實(shí)的，放在芯片外部，無(wú)疑增加了外圍的復雜度。

究竟是如何檢測的呢？再看下圖就知道了。下管的源漏寄生電容導致下管的漏端（即高壓管的源端）對地也會(huì )產(chǎn)生同樣波形的振蕩，這個(gè)振蕩是低壓的，檢測起來(lái)就方便了。

淺析低邊Buck型LED驅動(dòng)電路