分析Boost和Buck-Boost等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的LED驅(qū)動(dòng)

　　歐盟提出了世界上最嚴(yán)格的法律規(guī)定：任何高于25瓦的光源都要具有PFC。沒有幾年，北美和亞洲也做出了同樣的規(guī)定。諸如UL和CE這樣的安全標(biāo)準(zhǔn)電氣規(guī)定限制了供給boostLED驅(qū)動(dòng)的AC/DC供電輸出電壓。通常電壓規(guī)定為12和24V，有時(shí)是48V。這些中間電壓總線很少超過60V，也就是ULClass2定為DC電壓的最高值。

　　Boost調(diào)節(jié)器

　　不管我們是否要控制輸出電壓或輸出電流，Boost調(diào)節(jié)器都要比Buck調(diào)節(jié)器更難設(shè)計(jì)。持續(xù)導(dǎo)通狀態(tài)（CCM）Boost轉(zhuǎn)換器中的平均感應(yīng)電流等于負(fù)載電流（LED電流）乘以1/(1-D)，這里D是占空度。Boost電壓調(diào)節(jié)器需要設(shè)計(jì)者考慮到輸入電壓的限制來保證電感的正確設(shè)計(jì)，特別是額定峰值電流。

　　Boost LED驅(qū)動(dòng)加了一個(gè)可變輸出電壓，這個(gè)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(shí)求出。例如，歷數(shù)加工、驅(qū)動(dòng)電流和模具溫度，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的白InGaN LED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(gè)非持續(xù)輸出電流。因此，輸出電容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(shè)計(jì)成兼有濾波器并且在負(fù)載瞬變時(shí)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(gè)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(dòng)電流保持一致。輸出電容越?。ㄍ瑫r(shí)也可以盡量降低成本和大小），轉(zhuǎn)換器對(duì)輸出電流的回應(yīng)就越快，這樣LED的調(diào)光反應(yīng)就越好。

　　Boost轉(zhuǎn)換器的另外一個(gè)嚴(yán)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(shè)備除外）的右半平面零和在控制開關(guān)關(guān)閉的時(shí)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(shè)計(jì)一個(gè)控制輸出電流的BoostLED驅(qū)動(dòng)，控制環(huán)必須要把LED看作是負(fù)載來分析，這與Boost電壓調(diào)節(jié)器的典型負(fù)載非常不同。

　　在峰值電流模式控制中，負(fù)載阻抗對(duì)DC增益和控制到輸出轉(zhuǎn)換函數(shù)的低頻極點(diǎn)有很大影響。對(duì)電壓調(diào)節(jié)器來說，負(fù)載阻抗由輸出電壓與輸出電流的比值來決定。LED是個(gè)擁有動(dòng)態(tài)電阻的二極管。這個(gè)動(dòng)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(fù)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(gè)簡單的積分器犧牲穩(wěn)定帶寬來補(bǔ)償BoostLED驅(qū)動(dòng)。事實(shí)上是大多數(shù)或者說許多LED驅(qū)動(dòng)應(yīng)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(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)都需要像電壓調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)的高帶寬和快速瞬變回應(yīng)。

　　Buck-boost調(diào)節(jié)器

　　照明用LED的開發(fā)要比固態(tài)光源標(biāo)準(zhǔn)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(gè)3瓦白色LED組成了一個(gè)12V1A的負(fù)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(yùn)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(dòng)器，其次是Boost,但是在這個(gè)應(yīng)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

　　圖2：(a) 高端buck-boost (b)低端buck-boost