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设计非隔离型反激LED驱动器

LED之家  于2009-01-06 20:58:57  http://www.ledjia.com/ledhangye/viewarticle.php?id=188

文章摘要:反激型LED驱动器比较通用,因为该结构可以用于输入电压高于或低于所要求的输出电压。此外,当反激电路工作在非连续电感电流模式时,能够保持

反激型LED驱动器比较通用,因为该结构可以用于输入电压高于或低于所要求的输出电压。此外,当反激电路工作在非连续电感电流模式时,能够保持LED电流恒定,无需额外的控制回路。本应用笔记所描述的电路基于高度集成的MAX16802 PWM LED驱动器IC。

应用

* LED轨道照明

* 通用LED照明设备

特性

* 10.8V至24V输入电压范围

* 为单个3.3V LED供电,提供350mA (典型)电流(其它LED配置结构,请按照设计步骤进行设计)

* 29V (典型值)阳极对地的最大开路电压

* 262kHz开关频率

* 逐周期限流

* 通/断控制输入

* 允许使用低频PWM信号调节亮度

* 可以调整电路以适应多种形式的串联、并联LED配置

典型应用电路

注意:当+VLED和-VLED不与LED连接时,请勿给电路供电。

元件列表

电路拓扑

* 开环,非隔离型反激LED驱动器十分通用,而且使用方便。它具有一系列优点,非常受欢迎。这些优点包括:

* 无需外部控制环路即可调节LED电流

* 非连续电感电流传输降低EMI辐射

* 较低的开关导通损耗

* 简单的电路设计流程

* LED电压可高于或低于输入电压

* 较宽的输入电压范围

* 可以方便地接入PWM亮度调节信号

最大的优点是简单,代价是存在以下缺点:

* LED电流受元件容限的影响,例如,电感和检流比较器传输延迟

* 非连续电感电流工作模式,使该拓扑结构更适合于低功耗应用

设计步骤

最重要参数是LED的电流。高亮度LED的工作电流一般为几百mA。为了延长LED的工作寿命,电流必须保持恒定;电源从本质上说是一个电流驱动器。可以通过几种方案实现,一个简单而且低成本的解决方案是:采用专用的电流模式PWM控制器IC,例如MAX16802。该器件的优点是:

* 高集成度?所需的外围元件很少

* 高达262kHz开关频率

* 微小的8引脚μMAX封装

* 较小的检流门限,降低损耗

* 相当精确的振荡频率,有助于减小LED电流变化

* 片上电压反馈放大器,可用于限制输出开路电压

给定LED参数为:

Iled=350mA&&&&&& Vled=3.3v&&&&& Vin min=18.8v&&&& Vin max=24v

步骤1:计算最小输入电压下最佳占空比的近似值:

其中Rb为整流器电阻,与应用电路中的R11相同,在本应用中设定为1。VD为整流二极管D1的正向压降。

将已知数值代入上式得到:

don=0.291

步骤2:计算峰值电感电流的近似值:

其中Kf为临界“误差系数”,这里设为1.1。

将已知值代入上式得到:

Ip=1.058A

步骤3:计算所需电感的近似值,并选择小于并最接近于计算值的标准电感:

其中L为应用电路中的L1;f为开关频率,等于262kHz。

将已知值代入上式得到:

L=10.566μH

低于该值、最接近的标准值为10μH。

步骤4:通过反激工作过程传递到输出端的功率:

输出电路的损耗功率等于:

根据能量守恒原理,上述两个式子应该相等,即可得到一个更精确的峰值电感电流:

其中L为实际选择的标准电感值。

将已知数值代入上式可得:

步骤5:计算检流电阻,由R9和R10并联而得;计算电压检测分压电阻(如果需要),由R6和R7组成。

MAX16802的限流门限为291mV。因此选择R9、R10、R6和R7,满足步骤4所计算的电感峰值电流。

这步完成后,即可得到应用电路中的各个元件值,该电路可提供12V、350mA输出。因为存在寄生效应,因此电阻值(R7)需要进行适当调整,以得到所期望的电流。

步骤6:R1和R2可选。它们用于调整+VLED至29V。这在输出端出现意外开路时非常有用。如果没有上述元件的分压,输出电压有可能上升,导致器件损坏。

元件C1和R5也为可选,用于稳定电压反馈环路。对于当前应用,可以不使用这些元件。

低频PWM亮度调节

控制LED灯源亮度的最好办法是通过一个低频PWM脉冲调制LED电流。使用这种方法,LED电流根据占空比的变化触发脉冲,同时保持电流幅度恒定。这样,器件发出的光波波长在整个调节范围内保持不变。

利用下面电路可实现PWM亮度调节。

特性曲线

印刷电路板

μMAX是Maxim Integrated Products, Inc的注册商标。


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