利用Boost和Buck-Boost實現(xiàn)LED驅(qū)動

　　BoostLED驅(qū)動加了一個可變輸出電壓，這個電壓影響了占空比，因此也影響了主電感器的電感值和額定電流。為了避免電感飽和，最大平均值和電流峰值必須由VIN-MIN和VO-MAX同時求出。例如，歷數(shù)加工、驅(qū)動電流和模具溫度，一個標準的白InGaNLED的VF可以從3V變到4V。串聯(lián)的LED越多，VO-MIN和VO-MAX的間距就越大。

　　不同于帶有輸出電感的Bulk調(diào)節(jié)器，Boost轉(zhuǎn)換器有一個非持續(xù)輸出電流。因此，輸出[url=]電容[/url]需要輸出電壓要持續(xù)（輸出電流也如此）。這里，電壓調(diào)節(jié)器中的輸出電容被設計成兼有濾波器并且在負載瞬變時可以保持輸出電壓，在電流調(diào)節(jié)中，它只是起到了類似一個AC電流濾波器的作用。電容值要盡量低，并且要與所期望的LED波動電流保持一致。輸出電容越?。ㄍ瑫r也可以盡量降低成本和大?。?，轉(zhuǎn)換器對輸出電流的回應就越快，這樣LED的調(diào)光反應就越好。

　　Boost轉(zhuǎn)換器的另外一個嚴峻挑戰(zhàn)是控制環(huán)。Buck調(diào)節(jié)器允許電壓模式的PWM控制、峰值電流模式的PWM控制、constant/controlledon-time以及其它的滯后控制。注意到處于CCM的Boost調(diào)節(jié)器（低功率、便攜設備除外）的右半平面零和在控制[url=]開關[/url]關閉的時候還在向輸出供電的特性，它們幾乎被限定在峰值電流模式PWM控制。要設計一個控制輸出電流的BoostLED驅(qū)動，控制環(huán)必須要把LED看作是負載來分析，這與Boost電壓調(diào)節(jié)器的典型負載非常不同。

　　在峰值電流模式控制中，負載阻抗對DC增益和控制到輸出轉(zhuǎn)換函數(shù)的低頻極點有很大影響。對電壓調(diào)節(jié)器來說，負載阻抗由輸出電壓與輸出電流的比值來決定。LED是個擁有動態(tài)電阻]的二極管。這個動態(tài)電阻只能通過做出VF(IF)曲線，然后用切線來找到希望的前向電流的斜率來決定。如圖1所示，電流調(diào)節(jié)器使用負載本身來作為反饋分頻器來閉環(huán)。這就使DC增益降低了(RSNS/(RSNS+rD))倍。

　　我們趨向于用一個簡單的積分器犧牲穩(wěn)定帶寬來補償BoostLED驅(qū)動。事實上是大多數(shù)或者說許多LED驅(qū)動應用需要調(diào)光。無論調(diào)光是通過IF的線性調(diào)節(jié)(模擬調(diào)光)來完成，還是通過高頻打開或切斷輸出（數(shù)字或PWM調(diào)光）來實現(xiàn)，系統(tǒng)都需要像電壓調(diào)節(jié)器實現(xiàn)的高帶寬和快速瞬變回應。

　　Buck-boost調(diào)節(jié)器

　　照明用LED的開發(fā)要比固態(tài)光源標準的發(fā)展快得多。大量不同種類的LED擁有很多不同的供電電壓。串聯(lián)的LED的數(shù)目、種類及其不同的加工和模具溫度都產(chǎn)生了不同的輸出電壓。

　　例如，高端汽車正在過渡到利用LED來作為日間行駛燈。三個3瓦白色LED組成了一個12V1A的負載。汽車電壓系統(tǒng)通常需要持續(xù)工作于9到16V，并且可以延伸到*2V，使系統(tǒng)可以無損運行，但是其性能可能要有折扣。通常來說，Buck調(diào)節(jié)器是最好的LED驅(qū)動器，其次是Boost,但是在這個應用中，他們沒有優(yōu)劣之分。如果一定要用Buck-boost調(diào)節(jié)器，最難的決定就是采用哪種拓撲。

　　任何拓撲的Buck-boost調(diào)節(jié)器和Buck調(diào)節(jié)器或Boost調(diào)節(jié)器的最基本的區(qū)別是Buck-boost從來沒有把輸入供電直接連接到輸出。在一部分轉(zhuǎn)換環(huán)中，Buck和Boost調(diào)節(jié)器把VIN連接到VO（通過電感和開關/二極管），這個直連使它們更有效率。

　　所有的Buck-boost都把所有要傳送給負載的能量儲存或者磁場（電感或變壓器）或者電場（電容）中，這樣就導致了電源轉(zhuǎn)換中的高峰值電流或者更高電壓。特別的一點是要考慮在輸入電壓和輸出電壓的拐角，因為峰值轉(zhuǎn)換電流發(fā)生在VIN-MIN和VO-MAX，但是峰值轉(zhuǎn)換電壓發(fā)生在VIN-MAX、VIN-MAX和VO-MAX。一般來說，這意味著擁有一個這樣的輸出功率的Buck-boost調(diào)節(jié)器要比一個同樣輸出功率的Buck或Boost調(diào)節(jié)器更大且效率更低。

　　單電感Buck-boost可以像Buck或Boost調(diào)節(jié)器一樣組建，使它在系統(tǒng)成本的角度來講很吸引人。這種拓撲的一個缺點是Vo被反置（圖2a）或者以VIN為參照（圖2b）。測平移動或者反偏電路必須要用一些轉(zhuǎn)換器。像boost轉(zhuǎn)換器，它們有一個不連續(xù)輸出電流，并且需要一個輸出電容來維持一個持續(xù)LED電流。功率MOSFET要承受一個峰值為IIN加上IF的電流還有一個峰值為VIN加上VO的電壓。

　　圖2：高端buck-boost(a);低端buck-boost(b)