设计非隔离型反激LED驱动器.doc

1、设计非隔离型反激 LED 驱动器概 述 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

2、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

3、 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

4、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

5、 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 MAX 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

6、输 出 开 路 电 压 给 定 LED 参 数 为 ： 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 ： 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 ： 步 骤 3： 计 算 所 需 电

7、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 ： 低 于 该 值 、 最 接 近 的 标 准 值 为 10H。 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

8、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

9、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 MAX 是 Maxim Integrated Products, Inc 的 注 册 商 标 。