有效控制白光LED電流的開關(guān)穩(wěn)壓器

   數(shù)年前，制造商們還將自己白光LED而不是暗淡LED的最大正向額定電流設(shè)定為20 mA。今天的白光LED可以提供更高的亮度，因此必須工作在更高的偏置電流下。在接近LED最大額定值的大電流工作情況下仍要保持對LED偏置點的控制，就需要一種新的方法。

　　偏置LED最簡單、最常用的方法是與LED串聯(lián)一個電阻，以限制 LED的最大電流，但這種方法會直接影響功率效率（功率效率定義為LED 功率與總輸入功率之比）。對一個工作在350mA的白光LED而言，其二極管上相應(yīng)的正向壓降約為3.2V。將串聯(lián)電阻和LED連接到5V電源，工作效率為64%，即從5V電源獲得3.2V。功耗會生熱，造成在串聯(lián)電阻的平均功耗為36 mW，正向電流為20 mA，這樣大小的功耗還是可以接受的，但當正向電流為350 mA時，功耗會迅速上升到630 mW。

　　另外，采用串聯(lián)電阻會使二極管偏置點以及LED亮度隨電源電壓和環(huán)境溫度而波動。美國國家半導(dǎo)體(National Semicondductor)公司的LM2852是開關(guān)降壓穩(wěn)壓器，它采用內(nèi)部補償和同步MOSFET開關(guān)，可以驅(qū)動大至2A的負載，此電路可以為一個大電流LED有效提供恒定電流驅(qū)動，同時將電源電壓和溫度變化對LED亮度的影響降低到最低程度（圖1）。

　　在本電路中，LM2852的工作效率約為93%，它直接控制一個步進降壓穩(wěn)壓器拓撲，保持流經(jīng)LED₁電流的恒定，該電流可以用電位器R₁調(diào)整。電路的控制回路完成電流/電壓的轉(zhuǎn)換，有效地調(diào)節(jié)電路的輸出電流。在工作中，LM2852將其內(nèi)部基準電壓與由D₁、R₁和R₂構(gòu)成的分壓器電壓作比較，并驅(qū)動控制回路，在其電壓檢測管腳保持一個恒定的1.2V。通過分壓器的電流與通過LED₁的電流成正比，電流比率會跟蹤電路的工作溫度范圍，因為D₁和LED₁有相近的正向電壓溫度系列2 mV/℃。將D₁和LED₁相互挨著安裝到印制電路板上，可以為溫度補償提供足夠近的熱耦合。

　　當R₁的滑動片完全順時針滑動時，通過D₁的電流約為1 mA，通過 LED₁ 的電流平均值約為500 mA。逆時針調(diào)整R₁，可將LED₁的正向電流從500 mA減小至0A。

　　當對不同電流回路增益標定R₁和R₂值時，降低增益會影響電路的轉(zhuǎn)換效率，而增加增益則使回路對元件公差更加敏感。如要作遠程亮度控制，可以用數(shù)字編程電位器替代機械式電位器R₁。LED₁（LXHL-BW02）的制造商是Luxeon(www.luxeon.com)，規(guī)定的極限連續(xù)電流為350 mA，峰值脈沖電流為500 mA。圖2顯示的是電路的效率隨輸入電壓的變化情況。注意，電路的效率隨輸入電壓的降低而增加，這有助于延長電池供電系統(tǒng)的工作時間。

　　當溫度出現(xiàn)波動時，通過LED₁的電流變化率在整個溫度范圍內(nèi)低于3%，比串聯(lián)電阻限流電路提高了三倍（圖3）。雖然圖1電路比單個電阻要復(fù)雜，但它也只需少量元器件。對L1而言，本樣機使用的是Coilcraft (www.coilcraft.com)的MSS5131-103表面安裝電感，額定電感量為10mH。

　　美國國家半導(dǎo)體公司LM2852 數(shù)據(jù)表對電容C_IN、C_SS與C_OUT 的選擇作了概述。為了更高效地散熱，電路的印制電路板上應(yīng)有大量的銅箔焊盤和IC₁與LED₁的走線。當正向電流為 350 mA時，LED₁耗電1.1W，因此請參考制造商的數(shù)據(jù)表，遵照其熱設(shè)計方面的建議。