基于Buck变换器的LED驱动器反馈环路设计及测试

目前，基于降压型Buck变换器的LED驱动器广泛应用于通用的照明系统，如一些楼宇和草地的照明，通常使用交流适配器从110V/220V交流市电得到12V/24的直流电压，然后12V/24输出接一个Buck变换器，用于驱动LED；在汽车系统中，也是用12V/24V的直流电池供电，所以汽车内部和车灯采用LED作光源时，也是需要BUCK型LED驱动器。Buck降压型LED驱动器可以输出大的电流，同时电源的效率比升压驱动器高，但是Buck降压型LED驱动器所驱动的LED的数目取决于LED的正向压降和输入的电压。

Buck降压型LED驱动器和通用BUCK降压型变换器的设计相同，但对于反馈环路的增益裕量和相位裕量的测试，却和通常的Buck降压型变换器有很大的不同，这是由于LED驱动器的特性决定的，本文将会讨论这个有趣的问题。

1. Buck降压型LED驱动器特点

Buck降压型LED驱动器和通用Buck降压型变换器最大的不同在于参考电压的差异。通用Buck降压型变换器的参考电压通常是0.8V，1.25V等，用于设定输出的电压，输出电流变化时，输出电压保持恒定，输出的负载和输出电容并联，如图1 所示。Buck降压型LED驱动器的参考电压通常是0.25V，0.2V，0.1V，用于设定LED的驱动电流，并保持LED的电流恒定。由于设定LED的驱动电流的取样电阻和LED串联，因此参考电压越低，取样电阻的功耗就越小。如果参考电压过低，由于电流信号的取样信号太小，容易受外干扰，影响取样的精度；此外，同样的电流所要求的取样电阻值太小，也不容易选购。

在Buck降压型LED驱动器中，LED电流设定电阻有低端和高端电流取样两种方式，如图1 所示。低端电流取样直接对地检测电流，设计简单，但容易受到共模的干扰，取样精度差。高端电流取样不容易受到共模的干扰，取样精度高，但需要差动放大器。

2. AOZ1081工作特点

本文将基于AOZ1081来介绍反馈环的设计，因此先介绍一下AOZ1081的工作特点。AOZ1081是一款降压型Buck变换器，工作于电流模式，其特点可以让它配置成LED驱动器，同时也可以作为通用Buck变换器使用。其特点如下：

（1）内置了低端的续流二极管，因此无需外加肖特基二极管；

（2）具有内部的软起动，因此无需外加软起动电容；

（3）0.25V的参考电压，保证电流取样精度同时降低电流设定电阻的功耗；

（4）输入工作电压为4.5V到16V，具有Power On Reset POR功能，输入电压到4V时开始工作，输入电压低于3.7V，关断；

（5）具有连续的1.8A最大的输出电流；

（6）占空比从12%到100%，输入输出压差低时可以工作于LDO方式；

（7）1MHz的工作频率，可以使用小体积的电感和电容；

（8）在EN管脚可以加到最高到200Hz的PWM波形进行数字调光；

（9）具有过流保护OCP和输出过压保护OVP；

（10）芯片具有过温保护OTP功能。

3. 反馈设计

BUCK降压型LED驱动器仍然工作于峰值电流模式，其外环是取样LED的电流，反馈环路维持LED电流恒定，这样，输出的电压就由串联的LED的正向压降来决定。