與白熾燈泡相比，高亮度發(fā)光二極管（HB led）它可以提供更好的效率和更好的穩(wěn)定性，特別是在能源危機(jī)的陰影下，人類具有高亮度LED越來(lái)越重視。LED由于亮度和色溫都與白熾燈泡不同LED因此，高亮度LED為了保持穩(wěn)定的光輸出，需要準(zhǔn)確穩(wěn)定的電流驅(qū)動(dòng)。這一基本要求對(duì)設(shè)計(jì)工程師來(lái)說仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

此外，高亮度LED驅(qū)動(dòng)電流范圍很廣，可以是0.35安培至10安培以上，必須提高整體功率效率，否則亮度高LED很難廣泛使用。本文將逐步分析此類功率轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)步驟，并演示如何使用該電路驅(qū)動(dòng)0.35安培亮度高LED燈串。

從功率轉(zhuǎn)換的效率來(lái)看，開關(guān)電源供應(yīng)器（SMPS）絕對(duì)比線性穩(wěn)壓器有更大的優(yōu)勢(shì)。它適用于許多SMPS在拓?fù)浞椒ㄖ校覀儗⒏鶕?jù)可用的輸入電源供應(yīng)和需要驅(qū)動(dòng)的高亮度LED數(shù)量選擇最合適的拓?fù)?。本文將討論非隔離降壓開關(guān)電源供應(yīng)商降壓轉(zhuǎn)換器的普遍性和簡(jiǎn)單性。

首先，為了提高系統(tǒng)的耐久性和功率效率，選擇了內(nèi)置降壓轉(zhuǎn)換器最經(jīng)濟(jì)的拓?fù)浞桨?。最后，調(diào)整新的脈沖電平（PLM）控制方法與強(qiáng)化轉(zhuǎn)換器相匹配，希望提高高原犧牲的電流穩(wěn)壓精度。最后一步是測(cè)試電路以驗(yàn)證其效果。

浮動(dòng)降壓拓?fù)?幫助設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的閘極驅(qū)動(dòng)電路

1.驅(qū)動(dòng)高亮度LED各種非隔離降壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)?，其?（a）和（b）1.兩種典型的降壓拓?fù)浞椒ǎ╟）和（d）屬于浮動(dòng)降壓拓?fù)?。一般?lái)說，因?yàn)镹-MOSFET（N-FET）的Rds|on比P-MOSFET（P-FET）來(lái)得低，所以1（a）和（c）降壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)一般被認(rèn)為具有更好的功率效率。設(shè)計(jì)工程師在使用降壓轉(zhuǎn)換器時(shí)，大多傾向采用1（a）和（c）中間的降壓轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，而不是1（b）和（d）中的電路。1（a）在驅(qū)動(dòng)高階N-FET方面比1（c）驅(qū)動(dòng)低階N-FET更復(fù)雜，因?yàn)?（a）采用了自Bootstrapping 除上述閘極驅(qū)動(dòng)電壓電源外，閘極驅(qū)動(dòng)技術(shù)Vcc此外，該電路還包括整流二極管和飛輪電容器。同樣的情況也可以應(yīng)用于1（d）和1（b）。對(duì)于相對(duì)簡(jiǎn)單的閘極驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，采用1（c）與1相比，降壓轉(zhuǎn)換器（a）更好的是，這也是低端的N-FET浮動(dòng)降壓轉(zhuǎn)換器的原因。

1 適用于驅(qū)動(dòng)高亮度LED電源開關(guān)技術(shù)分別采用降壓轉(zhuǎn)換器（a）高階N-FET、（b）高階P-FET、（c）低階 N-FET、（d）低階 P-FET

藉由準(zhǔn)確性折衷以提高LED效率

2中的浮動(dòng)降壓轉(zhuǎn)換器用于驅(qū)動(dòng)多燈串的遠(yuǎn)距離高亮度LED陣列，在現(xiàn)有系統(tǒng)中，無(wú)論是基于散熱、不利的工作環(huán)境、維護(hù)方便還是模塊更換，大多數(shù)控制器和LED分開，典型的例子包括大型戶外商業(yè)電子看板和建筑外墻照明。電流傳感器RISNS放置在主電源開關(guān)下，更有利于低端電流感知，如此就可將線路的數(shù)量減少接近一半。更重要的是更短的電流感測(cè)線路可防止LED的電流穩(wěn)壓受到電磁干擾。

在2（b）在系統(tǒng)中，由于重新設(shè)計(jì)RISNS使其功率效率相對(duì)于2的位置（a）提高了很多。另外，基于低。N-FET和2（b）中的RISNS電感電流只會(huì)在周期的上坡部分傳導(dǎo)，而2（a）中的RISNS它可以覆蓋電感器電流的整個(gè)周期，因此2（b）RISNS功耗為2（a）RISNS功率損耗乘以開關(guān)工作周期，這個(gè)工作周期的值通常低于1。（b）中的RISNS功率損耗會(huì)降低開關(guān)周期因數(shù)，節(jié)省的功率P可以用以下方程表示：

2 用于驅(qū)動(dòng)多條遠(yuǎn)距離高亮度LED燈串的降壓轉(zhuǎn)換器采用的技術(shù)分別是（a）高端電流感應(yīng)電阻器(遠(yuǎn)程線路數(shù)量為2N）、（b）高端電流感應(yīng)電阻器(遠(yuǎn)程線路數(shù)量為N 1）

在方程中RISNS是電流感測(cè)電阻器，D 是工作周期，Ipeak是電感器電流的峰值，L是電感值，T和Vout是輸出電壓（b）采用傳統(tǒng)的控制方法調(diào)整峰值電流。雖然使用較大的電感值可以使調(diào)整的峰值電流更接近系統(tǒng)的實(shí)際平均電流，但這種方法缺乏完整的思考，也容易受到線路電壓和元件值變化的影響。

PLM解決LED燈串平均電流調(diào)節(jié)

重新配置感應(yīng)電阻器RISNS浮動(dòng)降壓轉(zhuǎn)換器的位置可以說是驅(qū)動(dòng)高亮度LED最簡(jiǎn)單的架構(gòu)也是最耐用、最有效的系統(tǒng)解決方案。然而，傳統(tǒng)的控制方法只能調(diào)整峰值電流，而不LED燈串提供實(shí)際的平均電流調(diào)節(jié)。一種全新的控制方法脈沖電平調(diào)變控制應(yīng)運(yùn)而生，以解決這一問題。

3（a）所示在浮動(dòng)降壓轉(zhuǎn)換器上的應(yīng)用PLM而3（b）則表示PLM電路的主波形。SMPS將誤差放大器集成到控制方法中，可以將相對(duì)于固定參考電壓的調(diào)節(jié)誤差降到最低。PLM它將誤差放大器應(yīng)用于感知波形的時(shí)間積分VISNS（t）上面，調(diào)整是相對(duì)于參考波形的時(shí)間積分VRP（t）來(lái)進(jìn)行。3（a）中的波形（v）表示PLM梯形脈沖鏈正在調(diào)整感知信號(hào)，調(diào)整是相對(duì)于具有參考電平的方形波脈沖鏈進(jìn)行的。由于兩者的工作周期相同，梯形波斜率的中間點(diǎn)與參考電平相同?；谏鲜鲋虚g點(diǎn)的線性特性，平均電感器電流或平均電流LED電流將被調(diào)整到等于參考電流。4顯示為3（a）封閉回路操作中的調(diào)整過程。

3 （a）為PLM浮動(dòng)降壓轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)示意；（b）為PLM主要波形

4 封閉回路作業(yè)下VISNS和VRP波形