將降壓調節器轉換為智能可調光LED驅動(dòng)器設計

憑借使用壽命長(cháng)和功耗低的優(yōu)勢，LED有望改變整個(gè)照明行業(yè)，但它的快速采用面臨的主要障礙是LED本身的成本居高不下。LED 燈具(完整電力照明設備)的成本各不相同，但LED的成本通常占據了整個(gè)燈具成本的大約25%至40%，而且預期在今后多年內仍會(huì )占據很高比例(圖1)。

　圖1. LED燈具成本的細分

降低整體燈具成本的一種方法是在產(chǎn)品規格允許的范圍內，在可能最高的直流電流下驅動(dòng)LED。此電流可能遠高于其“分檔電流”。如果正常驅動(dòng)，這樣可能產(chǎn)生更高的流明/成本比率。

圖2. LED光輸出和效率與驅動(dòng)電流

但是，這種做法需要更高電流驅動(dòng)器。很多解決方案在低電流下(500 mA)驅動(dòng)LED，但很少有高電流(700 mA至4 A)的選擇方案。這一現象似乎令人驚訝，因為半導體行業(yè)有大量的容量達到4 A的DC-DC解決方案，但它們的設計目的是控制 電壓， 而不是控制LED電流。本文將探討將現成DC-DC降壓穩壓器轉換為智能LED驅動(dòng)器的一些簡(jiǎn)單技巧。

降壓穩壓器對輸入電壓進(jìn)行斬波，并通過(guò)LC濾波器傳送，以提供穩定的輸出，如圖3所示。它使用兩個(gè)有源元件和兩個(gè)無(wú)源元件。有源元件是從輸入到電感的開(kāi)關(guān)“A”，以及從地面到電感的開(kāi)關(guān)(或二極管)“B”。無(wú)源元件是電感(L)和輸出電容(COUT)它們形成LC濾波器，可以減小由有源元件產(chǎn)生的紋波。

圖3. 基本降壓方案

如果開(kāi)關(guān)是內部的，則降壓器稱(chēng)為穩壓器 如果開(kāi)關(guān)是外部的，則稱(chēng)為 控制器如果兩個(gè)開(kāi)關(guān)都是晶體管(MOSFET或BJT)，則它是同步 的，如果底部的開(kāi)關(guān)是使用二極管實(shí)施的，則它是 異步 的。這些類(lèi)型的降壓電路各有優(yōu)劣，但同步降壓穩壓器通?？梢?xún)?yōu)化效率、器件數量、解決方案成本和電路板面積。遺憾的是，用于驅動(dòng)高電流LED(高達4 A)的同步降壓穩壓器很少，而且成本昂貴。本文以 ADP2384為例，展示如何修改標準同步降壓穩壓器的連接以調節LED電流。

ADP2384高效同步降壓穩壓器指定最高4 A的輸出電流，具有最高20 V的輸入電壓。圖4顯示了用于調節輸出電壓的正常連接。

圖4. 連接用于調節輸出電壓的ADP2384

在工作中，經(jīng)過(guò)分壓的輸出電壓連接到FB引腳，與內部600 mV基準進(jìn)行比較，用于生成開(kāi)關(guān)的適當占空比。在穩態(tài)下，FB引腳保持在600 mV，因此VOUT調節至600 mV乘以分頻比。如果上方的電阻被LED取代(圖5)，則輸出電壓必須是需要的任何值(在額定值范圍內)，將FB維持在600 mV;因此，通過(guò)LED的電流被控制在600 mV/RSENSE。

圖5. 基本（但不高效）的LED驅動(dòng)器

當從FB到地面的精密電阻設置LED電流時(shí)，此電路使用效果很好，但電阻消耗了很多功率： P = 600 mV × ILED 對于低LED電流，這不是大問(wèn)題，但在高LED