中心論題：
- 反激型LED驅(qū)動器比較通用，該結(jié)構(gòu)在輸入電壓要求的范圍內(nèi)能夠保持LED電流恒定
- 簡述利用專用電流控制PWM控制器IC設(shè)計反激型LED驅(qū)動器的原理步驟
- 設(shè)計中最重要參數(shù)是LED的電流，為了延長LED的工作壽命，電流必須保持恒定
解決方案：
- 采用專用電流控制PWM控制器IC以減小LED電流變化
- 通過低頻PWM脈沖調(diào)制LED電流，控制LED燈源亮度
反激型LED驅(qū)動器比較通用，因為該結(jié)構(gòu)可以用于輸入電壓高于或低于所要求的輸出電壓。此外，當(dāng)反激電路工作在非連續(xù)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(yīng)用筆記所描述的電路基于高度集成的MAX16802 PWM LED驅(qū)動器IC。
應(yīng)用
LED軌道照明，通用LED照明設(shè)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(jié)構(gòu)，請按照設(shè)計步驟進行設(shè)計)
• 29V (典型值)陽極對地的最大開路電壓
• 262kHz開關(guān)頻率
• 逐周期限流
• 通/斷控制輸入
• 允許使用低頻PWM信號調(diào)節(jié)亮度
• 可以調(diào)整電路以適應(yīng)多種形式的串聯(lián)、并聯(lián)LED配置
典型應(yīng)用電路
注意：當(dāng)+VLED和-VLED不與LED連接時，請勿給電路供電。
元件列表
| Designation | Qty. | Description |
| C1 | 1 | 1nF ±10%, 50V X7R ceramic capacitor (0603) TDK C1608X7R1H102K |
| C2 | 1 | 220pF ±10%, 50V X7R ceramic capacitor (0603) TDK C1608X7R1H221K |
| C3,C4,C7 | 3 | 0.1µF ±10%, 50V X7R ceramic capacitor (0603) TDK C1608X7R1H104 |
| C5 | 1 | 10µF ±10%, 25V X7R ceramic capacitor (1206) TDK |
| C6 | 1 | 10µF ±10%, 16V X7R ceramic capacitor (1206) TDK C3216X7R1C475K |
| D1 | 1 | 40V, 1A Schottky diode (SMA) CMSH1-40M Central Semiconductor |
| L1 | 1 | 10µH inductor Coilcraft DO3308P-103 |
| Q1 | 1 | 40V, 0.045W MOSFET Vishay Si2328DS |
| R1,R3 | 2 | 499k ±1% resistor (0603) |
| R2 | 1 | 22.1k ±1% resistor (0603) |
| R4 | 1 | 73.2k ±1% resistor (0603) |
| R5 | 1 | 100k ±5% resistor (0603) |
| R6 | 1 | 150 ±1% resistor (0603) |
| R7 | 1 | 100 ±1% resistor (0603) |
| R8 | 1 | 10 ±5% resistor (0603) |
| R9,R10 | 2 | 1 ±1% resistor (0805) |
| R11 | 1 | 1 ±1% resistor (0805) |
| U1 | 1 | PWM IC Maxim: MAX16802AEUA (8-pin µMAX®) |
電路拓撲
開環(huán)，非隔離型反激LED驅(qū)動器十分通用，而且使用方便。它具有一系列優(yōu)點，非常受歡迎。這些優(yōu)點包括：
• 無需外部控制環(huán)路即可調(diào)節(jié)LED電流
• 非連續(xù)電感電流傳輸降低EMI輻射
• 較低的開關(guān)導(dǎo)通損耗
• 簡單的電路設(shè)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(diào)節(jié)信號
最大的優(yōu)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(xù)電感電流工作模式，使該拓撲結(jié)構(gòu)更適合于低功耗應(yīng)用
設(shè)計步驟
最重要參數(shù)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(zhì)上說是一個電流驅(qū)動器?？梢酝ㄟ^幾種方案實現(xiàn)，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(yōu)點是：
• 高集成度—所需的外圍元件很少
• 高達262kHz開關(guān)頻率
• 微小的8引腳µMAX封裝
• 較小的檢流門限，降低損耗
• 相當(dāng)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(shù)為：
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(yīng)用電路中的R11相同，在本應(yīng)用中設(shè)定為1 。VD為整流二極管D1的正向壓降。
將已知數(shù)值代入上式得到：
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(shù)”，這里設(shè)為1.1。
將已知值代入上式得到：
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(biāo)準(zhǔn)電感：
其中L為應(yīng)用電路中的L1；f為開關(guān)頻率，等于262kHz。
將已知值代入上式得到：
低于該值、最接近的標(biāo)準(zhǔn)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(jù)能量守恒原理，上述兩個式子應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)電感值。
將已知數(shù)值代入上式可得：
步驟5：計算檢流電阻，由R9和R10并聯(lián)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(yīng)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(yīng)，因此電阻值(R7)需要進行適當(dāng)調(diào)整，以得到所期望的電流。
步驟6：R1和R2可選。它們用于調(diào)整+VLED至29V。這在輸出端出現(xiàn)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(dǎo)致器件損壞。
元件C1和R5也為可選，用于穩(wěn)定電壓反饋環(huán)路。對于當(dāng)前應(yīng)用，可以不使用這些元件。
低頻PWM亮度調(diào)節(jié)
控制LED燈源亮度的最好辦法是通過一個低頻PWM脈沖調(diào)制LED電流。使用這種方法，LED電流根據(jù)占空比的變化觸發(fā)脈沖，同時保持電流幅度恒定。這樣，器件發(fā)出的光波波長在整個調(diào)節(jié)范圍內(nèi)保持不變。
利用下面電路可實現(xiàn)PWM亮度調(diào)節(jié)。
特性曲線
印刷電路板
