為LED供電的四種常用拓撲

　　有很多拓撲都可用于為 LED 供電。您或許已經(jīng)知道，在開始選擇之前首先要明確設(shè)計要求，否則，您最后得到的設(shè)計方案可能就不夠理想，甚至更糟的是無法確保長期正常工作。例如，在驅(qū)動一個或多個 LED 時，LED 的最小及最大正向壓降、電流等級以及工作溫度可決定所需的轉(zhuǎn)換器輸出電壓范圍。例如，在查看典型紅光 LED 產(chǎn)品說明書時，我發(fā)現(xiàn)在其理想的驅(qū)動器電流下正向壓降的變化幅度為 35%。如果 LED 制造商針對正向電壓將部件進行“分組”或“收納”,那么變化幅度將下降到更加合理的 6%。此外，相對正向壓降可隨工作溫度的變化而產(chǎn)生 13% 的相應(yīng)變化，而為 LED 選擇設(shè)定電流則有助于將此變化提升 16%。

　　那么，這都代表什么意思呢?了解完這些信息之后，就需要確定轉(zhuǎn)換器的最小及最大輸出電壓。這只是將所有 LED 正向壓降與傳感電阻器電壓相加的總數(shù)?？筛鶕?jù)轉(zhuǎn)換器輸入電壓范圍確定輸出電壓是否始終保持較大值、較小值或者介于這兩者之間。

　　為LED供電的四種常用拓撲

　　升壓

　　顧名思義，升壓轉(zhuǎn)換器輸出總是大于其輸入電壓，而且通常是以上所示轉(zhuǎn)換器中效率最高的。優(yōu)勢包括鉗位 FET 電壓(其可最大限度地降低振動聲和噪聲)和低輸入紋波電流(支持小型輸入電容器)等。缺點是在電感器、FET 和二極管中的電流較高(高于輸出)、在 FET 中可能因高電壓開關(guān)和較大電流而產(chǎn)生更大的損耗，以及輸出電容器中的脈動電流。如果輸出電流遠遠小于 1A,那么這些缺點通常就微不足道了。

　　降壓

　　在通過較高輸入電壓驅(qū)動少量 LED 時，應(yīng)選用降壓轉(zhuǎn)換器。它通常能夠以最小的整體封裝尺寸實現(xiàn)極高的效率。優(yōu)勢包括組件應(yīng)力強度為小于等于 Vin 最大值和小于等于 Iout 值，以及低輸出紋波電流(支持小型輸出電容器)等。不足之處在于具有脈動輸入電流，并可能在 FET 開關(guān)電壓下出現(xiàn)振動聲。一種不錯的做法是將輸出電容器與 LED 并聯(lián)(而非接地)，以簡化控制環(huán)路。

　　反相升降壓

　　反相升降壓是一種“介于這兩者之間”的拓撲選項，意思是轉(zhuǎn)換器可用作降壓或升壓。即便輸出為負，LED 其實也不在乎，不必因此而停下來。由于控制器參考的是 -Vout,因此電流感應(yīng)電阻器反饋的連接類似于標準降壓拓撲。事實上，一般很難發(fā)現(xiàn)它與降壓拓撲之間的區(qū)別，原因是很多連接都是相同的，但電路工作不同。其優(yōu)勢包括既使用降壓(或同步降壓)控制器，還能獲得降壓-升壓功能!缺點是較低的效率、較大的電流強度(類似于升壓拓撲)、而且如果需要獲得控制器啟用，還需要進行電平轉(zhuǎn)換。

　　SEPIC

　　單端初級電感轉(zhuǎn)換器 (SEPIC) 是一款非反相升降壓拓撲。電感器既可耦合(就像變壓器一樣)，也可完全分立。優(yōu)勢包括類似于升壓轉(zhuǎn)換器的鉗位開關(guān)工作(是低噪聲、高開關(guān)頻率的理想選擇)和低輸入紋波電流(適用于小型輸入電容器)等。缺點是組件用量最多、效率較低、電流應(yīng)力最高、而且其復(fù)雜控制環(huán)路最難理解(但在較低帶寬下使用一般不成問題)。