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設計非隔離型反激LED驅動器
Maxim
摘要: 反激型LED驅動器比較通用,因為該結構可以用于輸入電壓高于或低于所要求的輸出電壓。此外,當反激電路工作在非連續電感電流模式時,能夠保持LED電流恒定,無需額外的控制回路。本應用筆記所描述的電路基于高度集成的MAX16802 PWM LED驅動器IC。
關鍵詞: LED Maxim
Abstract:
Key words :

反激型LED驅動器比較通用,因為該結構可以用于輸入電壓高于或低于所要求的輸出電壓。此外,當反激電路工作在非連續電感電流模式時,能夠保持LED電流恒定,無需額外的控制回路。本應用筆記所描述的電路基于高度集成的MAX16802 PWM LED驅動器IC。

 

應用

 

* LED軌道照明

 

* 通用LED照明設備

 

特性

 

* 10.8V至24V輸入電壓范圍

 

* 為單個3.3V LED供電,提供350mA (典型)電流(其它LED配置結構,請按照設計步驟進行設計)

 

* 29V (典型值)陽極對地的最大開路電壓

 

* 262kHz開關頻率

 

* 逐周期限流

 

* 通/斷控制輸入

 

* 允許使用低頻PWM信號調節亮度

 

* 可以調整電路以適應多種形式的串聯、并聯LED配置

 

典型應用電路

 

 

注意:當+VLED和-VLED不與LED連接時,請勿給電路供電。

 

元件列表

 

 

電路拓撲

 

* 開環,非隔離型反激LED驅動器十分通用,而且使用方便。它具有一系列優點,非常受歡迎。這些優點包括:

 

* 無需外部控制環路即可調節LED電流

 

* 非連續電感電流傳輸降低EMI輻射

 

* 較低的開關導通損耗

 

* 簡單的電路設計流程

 

* LED電壓可高于或低于輸入電壓

 

* 較寬的輸入電壓范圍

 

* 可以方便地接入PWM亮度調節信號

 

最大的優點是簡單,代價是存在以下缺點:

 

* LED電流受元件容限的影響,例如,電感和檢流比較器傳輸延遲

 

* 非連續電感電流工作模式,使該拓撲結構更適合于低功耗應用

 

設計步驟

 

最重要參數是LED的電流。高亮度LED的工作電流一般為幾百mA。為了延長LED的工作壽命,電流必須保持恒定;電源從本質上說是一個電流驅動器。可以通過幾種方案實現,一個簡單而且低成本的解決方案是:采用專用的電流模式PWM控制器IC,例如MAX16802。該器件的優點是:

 

* 高集成度?所需的外圍元件很少

 

* 高達262kHz開關頻率

 

* 微小的8引腳μMAX封裝

 

* 較小的檢流門限,降低損耗

 

* 相當精確的振蕩頻率,有助于減小LED電流變化

 

* 片上電壓反饋放大器,可用于限制輸出開路電壓

 

給定LED參數為:

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

 

 

 

步驟1:計算最小輸入電壓下最佳占空比的近似值:

 

 

其中Rb為整流器電阻,與應用電路中的R11相同,在本應用中設定為1。VD為整流二極管D1的正向壓降。

 

將已知數值代入上式得到:

 

 

don=0.291

 

步驟2:計算峰值電感電流的近似值:

 

 

其中Kf為臨界“誤差系數”,這里設為1.1。

 

將已知值代入上式得到:

 

 

Ip=1.058A

 

 

 

步驟3:計算所需電感的近似值,并選擇小于并最接近于計算值的標準電感:

 

 

其中L為應用電路中的L1;f為開關頻率,等于262kHz。

 

將已知值代入上式得到:

 

 

L=10.566μH

 

 

 

低于該值、最接近的標準值為10μH。

 

步驟4:通過反激工作過程傳遞到輸出端的功率:

 

 

輸出電路的損耗功率等于:

 

 

根據能量守恒原理,上述兩個式子應該相等,即可得到一個更精確的峰值電感電流:

 

 

其中L為實際選擇的標準電感值。

 

將已知數值代入上式可得:

 

 

步驟5:計算檢流電阻,由R9和R10并聯而得;計算電壓檢測分壓電阻(如果需要),由R6和R7組成。

 

MAX16802的限流門限為291mV。因此選擇R9、R10、R6和R7,滿足步驟4所計算的電感峰值電流。

 

這步完成后,即可得到應用電路中的各個元件值,該電路可提供12V、350mA輸出。因為存在寄生效應,因此電阻值(R7)需要進行適當調整,以得到所期望的電流。

 

步驟6:R1和R2可選。它們用于調整+VLED至29V。這在輸出端出現意外開路時非常有用。如果沒有上述元件的分壓,輸出電壓有可能上升,導致器件損壞。

 

元件C1和R5也為可選,用于穩定電壓反饋環路。對于當前應用,可以不使用這些元件。

 

低頻PWM亮度調節

 

控制LED燈源亮度的最好辦法是通過一個低頻PWM脈沖調制LED電流。使用這種方法,LED電流根據占空比的變化觸發脈沖,同時保持電流幅度恒定。這樣,器件發出的光波波長在整個調節范圍內保持不變。

 

利用下面電路可實現PWM亮度調節。

 

 

特性曲線

 

 

 印刷電路板

 

 

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