將降壓調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)換為智能可調(diào)光LED驅(qū)動器設計

憑借使用壽命長和功耗低的優(yōu)勢，LED有望改變整個照明行業(yè)，但它的快速采用面臨的主要障礙是LED本身的成本居高不下。LED 燈具(完整電力照明設備)的成本各不相同，但LED的成本通常占據(jù)了整個燈具成本的大約25%至40%，而且預期在今后多年內(nèi)仍會占據(jù)很高比例(圖1)。

　圖1. LED燈具成本的細分

降低整體燈具成本的一種方法是在產(chǎn)品規(guī)格允許的范圍內(nèi)，在可能最高的直流電流下驅(qū)動LED。此電流可能遠高于其“分檔電流”。如果正常驅(qū)動，這樣可能產(chǎn)生更高的流明/成本比率。

圖2. LED光輸出和效率與驅(qū)動電流

但是，這種做法需要更高電流驅(qū)動器。很多解決方案在低電流下(500 mA)驅(qū)動LED，但很少有高電流(700 mA至4 A)的選擇方案。這一現(xiàn)象似乎令人驚訝，因為半導體行業(yè)有大量的容量達到4 A的DC-DC解決方案，但它們的設計目的是控制 電壓， 而不是控制LED電流。本文將探討將現(xiàn)成DC-DC降壓穩(wěn)壓器轉(zhuǎn)換為智能LED驅(qū)動器的一些簡單技巧。

降壓穩(wěn)壓器對輸入電壓進行斬波，并通過LC濾波器傳送，以提供穩(wěn)定的輸出，如圖3所示。它使用兩個有源元件和兩個無源元件。有源元件是從輸入到電感的開關(guān)“A”，以及從地面到電感的開關(guān)(或二極管)“B”。無源元件是電感(L)和輸出電容(COUT)它們形成LC濾波器，可以減小由有源元件產(chǎn)生的紋波。

圖3. 基本降壓方案

如果開關(guān)是內(nèi)部的，則降壓器稱為穩(wěn)壓器 如果開關(guān)是外部的，則稱為 控制器如果兩個開關(guān)都是晶體管(MOSFET或BJT)，則它是同步 的，如果底部的開關(guān)是使用二極管實施的，則它是 異步 的。這些類型的降壓電路各有優(yōu)劣，但同步降壓穩(wěn)壓器通?？梢詢?yōu)化效率、器件數(shù)量、解決方案成本和電路板面積。遺憾的是，用于驅(qū)動高電流LED(高達4 A)的同步降壓穩(wěn)壓器很少，而且成本昂貴。本文以 ADP2384為例，展示如何修改標準同步降壓穩(wěn)壓器的連接以調(diào)節(jié)LED電流。

ADP2384高效同步降壓穩(wěn)壓器指定最高4 A的輸出電流，具有最高20 V的輸入電壓。圖4顯示了用于調(diào)節(jié)輸出電壓的正常連接。

圖4. 連接用于調(diào)節(jié)輸出電壓的ADP2384

在工作中，經(jīng)過分壓的輸出電壓連接到FB引腳，與內(nèi)部600 mV基準進行比較，用于生成開關(guān)的適當占空比。在穩(wěn)態(tài)下，F(xiàn)B引腳保持在600 mV，因此VOUT調(diào)節(jié)至600 mV乘以分頻比。如果上方的電阻被LED取代(圖5)，則輸出電壓必須是需要的任何值(在額定值范圍內(nèi))，將FB維持在600 mV;因此，通過LED的電流被控制在600 mV/RSENSE。

圖5. 基本（但不高效）的LED驅(qū)動器

當從FB到地面的精密電阻設置LED電流時，此電路使用效果很好，但電阻消耗了很多功率： P = 600 mV × ILED 對于低LED電流，這不是大問題，但在高LED