讓LED更高效的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

　　在輸出電壓始終小于輸入電壓的情況下，應(yīng)使用降壓穩(wěn)壓器，圖6顯示了該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在該電路中，對(duì)電源開(kāi)關(guān)的占空比（dutyfactor）進(jìn)行了控制，以在輸出濾波器電感L1上確立平均電壓。當(dāng)FET開(kāi)關(guān)閉合時(shí)（TPS5430內(nèi)部），其將輸入電壓連接到電感，并在L1中形成電流。環(huán)流二極管D2提供了開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)的電流路徑。電感可對(duì)流經(jīng)LED的電流起到平滑的作用，通過(guò)用電阻監(jiān)控（測(cè)量）LED電流，并將該電壓與控制IC內(nèi)部的參考電壓進(jìn)行比較，從而最終實(shí)現(xiàn)對(duì)流經(jīng)LED的電流的調(diào)節(jié)。如果電流太低，則占空比增加，平均電壓也上升--從而也就導(dǎo)致了電流的升高。由于電源開(kāi)關(guān)、環(huán)流二極管以及電流檢測(cè)電阻上的壓降非常低，該電路可提供極佳的效率。

圖6 降壓LED驅(qū)動(dòng)器逐步降低輸入電壓

　　當(dāng)輸出電壓總是比輸入電壓大時(shí)，最好是采用如圖7所示的升壓轉(zhuǎn)換電路。該電路的U1中也有一個(gè)帶有控制電子器件的高度集成的電源開(kāi)關(guān)。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電流流經(jīng)電感到接地。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，U1引腳1上的電壓會(huì)不斷升高，直到D1導(dǎo)通。然后電感放電，電流進(jìn)入輸出電容器（C3）和LED串。在大多數(shù)應(yīng)用中，C3通常用于平滑LED電流。如果沒(méi)有C3，則LED電流將是斷斷續(xù)續(xù)的。也就是說(shuō)，它會(huì)在零和電感電流之間切換，這會(huì)導(dǎo)致LED熱量增加（從而縮短使用壽命），并且亮度減少。在前面的例子中，LED的電流是通過(guò)一個(gè)電阻檢測(cè)的，并且占空比會(huì)發(fā)生相應(yīng)地變化。請(qǐng)注意本拓?fù)浯嬖谝粋€(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，即它沒(méi)有短路保護(hù)電路。若輸出短路，則會(huì)有較大的電流通過(guò)電感器和二極管，從而導(dǎo)致電路故障，或者輸入電壓崩潰。

圖7 高度集成的升壓LED驅(qū)動(dòng)器逐步升高輸入電壓

　　許多時(shí)候輸入電壓范圍變化很大，其可以高于或低于輸出電壓，此時(shí)降壓拓?fù)浜蜕龎和負(fù)浣Y(jié)構(gòu)就不起作用了。并且，可能在升壓應(yīng)用中需要短路保護(hù)。在這些情況下，您可能非常想使用降壓-升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（請(qǐng)參見(jiàn)圖8）。當(dāng)電源開(kāi)關(guān)閉合、電感有電流通過(guò)時(shí)該電路就相當(dāng)于升壓電路；當(dāng)電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電感開(kāi)始放電，電流進(jìn)入輸出電容和LED。不過(guò)，輸出電壓不是正的，而是負(fù)的。此外，請(qǐng)注意本拓?fù)渲胁淮嬖谙裆龎恨D(zhuǎn)換轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的短路問(wèn)題，因?yàn)槠渫ㄟ^(guò)使電源開(kāi)關(guān)Q1開(kāi)路，提供了短路保護(hù)功能。該電路的另一個(gè)值得注意的特性是雖然其是一個(gè)負(fù)的輸出，但并不需要對(duì)傳感電路的電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在本設(shè)計(jì)中，控制IC接地到負(fù)的輸出，并且可直接測(cè)量電流檢測(cè)電阻R100上的電壓。盡管本例中僅顯示了一個(gè)LED，但是通過(guò)串聯(lián)可以連接許多LED。電壓的上限是控制IC的最大額定電壓；輸入電壓加上輸出電壓的和不能超過(guò)該限值。

圖8 降壓-升壓電流可限制和處理廣泛的輸入范圍

　　4 關(guān)閉環(huán)控制電路

　　關(guān)閉LED電源上的電流環(huán)路比關(guān)閉傳統(tǒng)電源上的電壓環(huán)路要簡(jiǎn)單的多。環(huán)路的復(fù)雜性取決于輸出濾波器結(jié)構(gòu)。圖9顯示了三種可能的結(jié)構(gòu)：只有一個(gè)電感的簡(jiǎn)單濾波器（A）；典型的電源濾波器（B）；以及改良的濾波器（C）。

圖9 電位輸出濾波器結(jié)構(gòu)