設計非隔離型反激LED驅動(dòng)器
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本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/81963.htm
概述
反激型LED驅動(dòng)器比較通用，因為該結構可以用于輸入電壓高于或低于所要求的輸出電壓。此外，當反激電路工作在非連續電感電流模式時(shí)，能夠保持LED電流恒定，無(wú)需額外的控制回路。本應用筆記所描述的電路基于高度集成的MAX16802 PWM LED驅動(dòng)器IC。
應用
LED軌道照明通用LED照明設備
特性
- 10.8V至24V輸入電壓范圍
- 為單個(gè)3.3V LED供電，提供350mA (典型)電流(其它LED配置結構，請按照設計步驟進(jìn)行設計)
- 29V (典型值)陽(yáng)極對地的最大開(kāi)路電壓
- 262kHz開(kāi)關(guān)頻率
- 逐周期限流
- 通/斷控制輸入
- 允許使用低頻PWM信號調節亮度
- 可以調整電路以適應多種形式的串聯(lián)、并聯(lián)LED配置
典型應用電路
注意：當+VLED和-VLED不與LED連接時(shí)，請勿給電路供電。
元件列表
| Designation | Qty. | Description |
| C1 | 1 | 1nF ±10%, 50V X7R ceramic capacitor (0603) TDK C1608X7R1H102K |
| C2 | 1 | 220pF ±10%, 50V X7R ceramic capacitor (0603) TDK C1608X7R1H221K |
| C3, C4, C7 | 3 | 0.1µF ±10%, 50V X7R ceramic capacitor (0603) TDK C1608X7R1H104 |
| C5 | 1 | 10µF ±10%, 25V X7R ceramic capacitor (1206) TDK |
| C6 | 1 | 10µF ±10%, 16V X7R ceramic capacitor (1206) TDK C3216X7R1C475K |
| D1 | 1 | 40V, 1A Schottky diode (SMA) CMSH1-40M Central Semiconductor |
| L1 | 1 | 10µH inductor Coilcraft DO3308P-103 |
| Q1 | 1 | 40V, 0.045W MOSFET Vishay Si2328DS |
| R1, R3 | 2 | 499k ±1% resistor (0603) |
| R2 | 1 | 22.1k ±1% resistor (0603) |
| R4 | 1 | 73.2k ±1% resistor (0603) |
| R5 | 1 | 100k ±5% resistor (0603) |
| R6 | 1 | 150 ±1% resistor (0603) |
| R7 | 1 | 100 ±1% resistor (0603) |
| R8 | 1 | 10 ±5% resistor (0603) |
| R9, R10 | 2 | 1 ±1% resistor (0805) |
| R11 | 1 | 1 ±1% resistor (0805) |
| U1 | 1 | PWM IC Maxim: MAX16802AEUA (8-pin µMAX®) |
電路拓撲
開(kāi)環(huán)，非隔離型反激LED驅動(dòng)器十分通用，而且使用方便。它具有一系列優(yōu)點(diǎn)，非常受歡迎。這些優(yōu)點(diǎn)包括：- 無(wú)需外部控制環(huán)路即可調節LED電流
- 非連續電感電流傳輸降低EMI輻射
- 較低的開(kāi)關(guān)導通損耗
- 簡(jiǎn)單的電路設計流程
- LED電壓可高于或低于輸入電壓
- 較寬的輸入電壓范圍
- 可以方便地接入PWM亮度調節信號
- LED電流受元件容限的影響，例如，電感和檢流比較器傳輸延遲
- 非連續電感電流工作模式，使該拓撲結構更適合于低功耗應用
設計步驟
最重要參數是LED的電流。高亮度LED的工作電流一般為幾百mA。為了延長(cháng)LED的工作壽命，電流必須保持恒定；電源從本質(zhì)上說(shuō)是一個(gè)電流驅動(dòng)器?？梢酝ㄟ^(guò)幾種方案實(shí)現，一個(gè)簡(jiǎn)單而且低成本的解決方案是：采用專(zhuān)用的電流模式PWM控制器IC，例如MAX16802。該器件的優(yōu)點(diǎn)是：- 高集成度—所需的外圍元件很少
- 高達262kHz開(kāi)關(guān)頻率
- 微小的8引腳µMAX封裝
- 較小的檢流門(mén)限，降低損耗
- 相當精確的振蕩頻率，有助于減小LED電流變化
- 片上電壓反饋放大器，可用于限制輸出開(kāi)路電壓
步驟1：計算最小輸入電壓下最佳占空比的近似值：
其中Rb為整流器電阻，與應用電路中的R11相同，在本應用中設定為1。VD為整流二極管D1的正向壓降。
將已知數值代入上式得到：
步驟2：計算峰值電感電流的近似值：
其中Kf為臨界“誤差系數”，這里設為1.1。
將已知值代入上式得到：
步驟3：計算所需電感的近似值，并選擇小于并最接近于計算值的標準電感：
其中L為應用電路中的L1；f為開(kāi)關(guān)頻率，等于262kHz。
將已知值代入上式得到：
低于該值、最接近的標準值為10µH。
步驟4：通過(guò)反激工作過(guò)程傳遞到輸出端的功率：
輸出電路的損耗功率等于：
根據能量守恒原理，上述兩個(gè)式子應該相等，即可得到一個(gè)更精確的峰值電感電流：
其中L為實(shí)際選擇的標準電感值。
將已知數值代入上式可得：
步驟5：計算檢流電阻，由R9和R10并聯(lián)而得；計算電壓檢測分壓電阻(如果需要)，由R6和R7組成。
MAX16802的限流門(mén)限為291mV。因此選擇R9、R10、R6和R7，滿(mǎn)足步驟4所計算的電感峰值電流。
這步完成后，即可得到應用電路中的各個(gè)元件值，該電路可提供12V、350mA輸出。因為存在寄生效應，因此電阻值(R7)需要進(jìn)行適當調整，以得到所期望的電流。
步驟6：R1和R2可選。它們用于調整+VLED至29V。這在輸出端出現意外開(kāi)路時(shí)非常有用。如果沒(méi)有上述元件的分壓，輸出電壓有可能上升，導致器件損壞。
元件C1和R5也為可選，用于穩定電壓反饋環(huán)路。對于當前應用，可以不使用這些元件。
低頻PWM亮度調節
控制LED燈源亮度的最好辦法是通過(guò)一個(gè)低頻PWM脈沖調制LED電流。使用這種方法，LED電流根據占空比的變化觸發(fā)脈沖，同時(shí)保持電流幅度恒定。這樣，器件發(fā)出的光波波長(cháng)在整個(gè)調節范圍內保持不變。利用下面電路可實(shí)現PWM亮度調節。
特性曲線(xiàn)
印刷電路板
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