下一代修建和装修照明经过恰当组合红、绿、蓝LED的输出能够取得更全面的色彩。在这种高亮度、多LED串联的使用中,典型导通压降或许到达22V至36V,吸收电流为1A至2A。图1所示LED驱动器能够为多个LED串联的模块供给2A的驱动电流,正导游通电压能够到达36V。该电路仅驱动RGB LED的一种色彩,驱动三种色彩需求三路这样的驱动器。因为LED发生的光强与其导通电流并非线性关系,挑选经过PWM(而非LED电流起伏)操控亮度等级,每个LED由脉冲调制的固定电流操控灯火亮度。IC操控器使用均匀电流形式供给LED驱动,需求最少的外部元件。
作业原理
为了高效供给电流驱动,LED驱动器选用接连导通形式(CCM)的boost拓扑,使用均匀电流形式操控输入电压的升压转化,为LED负载供给恒流驱动。单一芯片(MAX16821B)作业在300kHz,操控boost转化器作业。因为boost转化器拓扑在转化器输入和输出之间供给了一个直接通道,有必要保证串联LED的最小导通电压大于输入电源电压的最大值。LED负载经过MOSFET (Q1)和检流电阻(R13)跨接在boost转化器的输出端,PWM ON期间Q1接通LED电流,PWM OFF期间则断开电流通道。检测R13两头的电压(代表经过LED的电流)时,IC能够按捺共模噪声并在DIFF引脚供给以地为参阅的输出,增益为6V/V。检放逐大器输出信号与内部电压差错扩大器的0.6V基准相比较,差分检放逐大器的6V/V增益能够使电流检测的参阅点从0.6V降至0.1V,即在额外负载电流下R13的压差只要0.1V,有助于进步功率。该boost转化器选用均匀电流操控形式,经过两个反应环路操控LED电流。外环路检测LED电流,并将其与基准电压相比较,在EAOUT (第17引脚)发生扩大后的差错信号。内环路检测差错扩大器的电压输出,相应地操控流过电感(L1)的电流。差错扩大器输出还决议了以R13设置的电流驱动LED时所需求的电感电流,LED额外电流在R13发生的压降为0.1V。
第二个检流电阻(R15)用于设置电感回来通道的电流。U2内部的差分电流检测扩大器供给34.5V/V增益。电流差错扩大器将该输出电压与电压差错扩大器的输出进行比照,发生内部均匀电流操控环路的差错信号。这一扩大后的差错信号与内部振荡器斜波进行比较,终究发生PWM信号(在DL第3引脚)用于驱动MOSFET Q2。电流差错扩大器的高增益使得电路能够依据电压环路的要求发生均匀电感电流(在所答应的约束规模内),坚持十分低的差错。在指定的输入电源电压和LED正导游通电压(疏忽开关、二极管、检流电阻等元件的压差)下,boost转化器的CCM作业形式决议了PWM开关的占空比,固定占空比与所要求的LED电流相对应,由此确认所需求的电感电流。电压环路操控电流环路发生这一均匀电感电流,然后供给所需的LED电流。两个操控环路都应供给独立补偿,以保证安稳作业。
转化器规划
转化器参数要求如下:
● 输入电压规模:9V至15V
● 最大LED正导游通电压:33V
● LED电流:2A
● 开关频率:300kHz(频率较低时会进步滤波本钱,频率较高时则会下降功率、进步EMI。依据这些要素,将开关频率优化在300kHz)。
使用下式核算Q2的ON占空比:
式中VLEDMAX为LED的最大导通电压(应该包含MOSFET Q1的压降和检流电阻R13的压降),VD是整流二极管D1两头的电压,VINMIN是最小输入电压,VFET为ON期间MOSFET Q2的均匀电压。该电路中:DMAX = 0.74。
挑选电感(L1)时,有必要考虑其电感量和额外峰值电流,使用下式核算最大均匀电感电流 (ILAVG):
确认电感峰值电流(ILPEAK)时,须留意流过电感的纹波电流,与电感值和开关频率有关。假定电感电流的最大峰峰值纹波(ILPP)为20%。因为ILPP为均匀电感电流ILAVG的20%,则:
上式中代入已知参数,得到:ILAVG = 7.7A、ILPEAK = 9.24A。
接下来核算最小电感值LMIN,电感电流纹波设置在最大值:
式中FSW为开关频率。
将已知参数代入上式,可得:ILMIN=7.05mH。电感值添加20%容限,可挑选10mH规范电感。
电阻R15检测经过电感的均匀电流,在R15上发生25.7mV(最小值)压差的电流是均匀电流操控环路所答应的最大电感电流。凭借该项功用,能够在过载情况下维护外部器材,经过胁迫作用在电流差错扩大器的基准电压的最大值完成这一维护功用。挑选R15应保证其流过最大电感电流时电阻两头的电压低于25.7mV。该使用中,正常作业时R15两头的最大电压为24mV。能够使用公式:核算R15,在式中代入已知参数,可得:R15=3.11mW,实践电路挑选3mW电阻。