低成本、高性能LED驅動器的應用

隨著LED在各種應用中的使用率越來越高，其中包括手持設備、車載以及建筑照明。其高可靠性（使用壽命超過 50000 小時）、高效率（175 流明/瓦）以及近乎瞬時的響應使其成為一種頗具吸引力的光源。但是，驅動 LED 卻是一項很具挑戰(zhàn)性的工作。

受控的亮度需要用一個恒定的電流來驅動 LED，無論輸入電壓如何這一恒定的電流都必須保持恒定不變。通常，LED 都會有調光要求，例如，想要調節(jié)顯示器或建筑照明亮度。實現(xiàn) LED 調光有兩種方法：改變 LED 電流或使用脈寬調制 (PWM)。效率最低的方法是改變電流，因為光輸出并非完成隨著電流變化而發(fā)生線性變化，并且在電流低至其額定值時 LED 色譜會發(fā)生變化。

時刻謹記人類對亮度的感知呈指數(shù)型是很重要的，完全變暗需要對電流進行大幅度的變化。這對電路設計有很大的影響，因為全電流時 3% 的調節(jié)誤差由會于電路容差而在 10% 負載時變成 30% 甚至更高的誤差。盡管響應速度比較慢，但使用 PWM 調光電流波形會更加精確。在照明和顯示器應用中，人們希望 PWM 超過 100 Hz，這樣人眼就不會感覺到閃爍。?


圖 1 MC33063 構成了一款低成本 LED 驅動器

圖 1 顯示了一款驅動單個 LED 的非常簡單且成本非常低的降壓穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器實施了一種快速調光的特性。其基于一個具有內部開關、電流限制比較器、振蕩器和內部接口的 MC33063。通常用于穩(wěn)壓的引腳具有關閉功能。在此情況下，一個超過 1.25V 的電壓會關閉電源，而一個較低的電壓會開啟電源。隨著電路的開啟，由于消除了電壓反饋，控制器以電流限制/磁滯模式運行。

振蕩器生成了一個會引起電源開關開啟的啟動脈沖。這使得輸入電壓正好適用于電流感應電阻、LED 和電感。當電流達到大約 350mA 時電流限制比較器開始感應電流并關閉電源開關。電感電壓反向并超過輸入電流，從而使續(xù)流二極管發(fā)生傳導。電感和 LED 電流不斷循環(huán)，直到開關在下一個開關周期時開啟為止。該電路非常適用于廣泛的應用。在要求簡捷性和低成本的手持式便攜式設備、白色家電以及車載應用中使用一個 40V 額定電壓和一個 1.5A 電流的開關調節(jié)器是非常有用的。雖然實施磁滯控制和開啟功能可能有一定的挑戰(zhàn)性，但基本拓撲可適用于更廣泛的應用。

我們構建并測試了圖 1 中的電路。圖 2 顯示了關閉命令和因此而導致的 LED 電流波形。LED 可以輕松地以 500 Hertz 實現(xiàn) PWM 調光。電流波形的上升時間和下降時間不到 100 uSec。如果 LED 中可以容忍更高的紋波電流，那么電感可以是一個更小的值且上升時間和下降時間可以縮短。然而，500 Hz PWM 適用于大多數(shù)應用。

?綠色 = 輸出電流??????????????????????????????????????藍色= 關閉 (PWM) 信號
?500 uSec/div????????????????????????????????????????? 10 uSec/div
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圖 2 磁滯電流控制提供了快速 PWM 響應

總而言之，只要不是專門設計用來驅動 LED，諸如 MC33063 的開關調節(jié)器就可出色地完成調光工作。其誤差放大器可以用作關閉功能以提供 LED PWM 調光功能，其電流限制比較器提供了快速響應和精確的電流設置，并且其內置電源開關實現(xiàn)了一個小型簡單的電路。本人非常感謝 TI 的 Dave Parks 幫我整理了這篇電源設計小貼士文章。

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參考文獻

《LED 照明闡述了降壓穩(wěn)壓器設計》，作者：Betten, John，電力電子科技，2007 年 10 月 1 日：