设计非隔离型反激LED驱动器
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本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/81963.htm
概述
反激型LED驱动器比较通用，因为该结构可以用于输入电压高于或低于所要求的输出电压。此外，当反激电路工作在非连续电感电流模式时，能够保持LED电流恒定，无需额外的控制回路。本应用笔记所描述的电路基于高度集成的MAX16802 PWM LED驱动器IC。
应用
LED轨道照明通用LED照明设备
特性
- 10.8V至24V输入电压范围
- 为单个3.3V LED供电，提供350mA (典型)电流(其它LED配置结构，请按照设计步骤进行设计)
- 29V (典型值)阳极对地的最大开路电压
- 262kHz开关频率
- 逐周期限流
- 通/断控制输入
- 允许使用低频PWM信号调节亮度
- 可以调整电路以适应多种形式的串联、并联LED配置
典型应用电路
注意：当+VLED和-VLED不与LED连接时，请勿给电路供电。
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®) |
电路拓扑
开环，非隔离型反激LED驱动器十分通用，而且使用方便。它具有一系列优点，非常受欢迎。这些优点包括：- 无需外部控制环路即可调节LED电流
- 非连续电感电流传输降低EMI辐射
- 较低的开关导通损耗
- 简单的电路设计流程
- LED电压可高于或低于输入电压
- 较宽的输入电压范围
- 可以方便地接入PWM亮度调节信号
- LED电流受元件容限的影响，例如，电感和检流比较器传输延迟
- 非连续电感电流工作模式，使该拓扑结构更适合于低功耗应用
设计步骤
最重要参数是LED的电流。高亮度LED的工作电流一般为几百mA。为了延长LED的工作寿命，电流必须保持恒定；电源从本质上说是一个电流驱动器。可以通过几种方案实现，一个简单而且低成本的解决方案是：采用专用的电流模式PWM控制器IC，例如MAX16802。该器件的优点是：- 高集成度—所需的外围元件很少
- 高达262kHz开关频率
- 微小的8引脚µMAX封装
- 较小的检流门限，降低损耗
- 相当精确的振荡频率，有助于减小LED电流变化
- 片上电压反馈放大器，可用于限制输出开路电压
步骤1：计算最小输入电压下最佳占空比的近似值：
其中Rb为整流器电阻，与应用电路中的R11相同，在本应用中设定为1。VD为整流二极管D1的正向压降。
将已知数值代入上式得到：
步骤2：计算峰值电感电流的近似值：
其中Kf为临界“误差系数”，这里设为1.1。
将已知值代入上式得到：
步骤3：计算所需电感的近似值，并选择小于并最接近于计算值的标准电感：
其中L为应用电路中的L1；f为开关频率，等于262kHz。
将已知值代入上式得到：
低于该值、最接近的标准值为10µH。
步骤4：通过反激工作过程传递到输出端的功率：
输出电路的损耗功率等于：
根据能量守恒原理，上述两个式子应该相等，即可得到一个更精确的峰值电感电流：
其中L为实际选择的标准电感值。
将已知数值代入上式可得：
步骤5：计算检流电阻，由R9和R10并联而得；计算电压检测分压电阻(如果需要)，由R6和R7组成。
MAX16802的限流门限为291mV。因此选择R9、R10、R6和R7，满足步骤4所计算的电感峰值电流。
这步完成后，即可得到应用电路中的各个元件值，该电路可提供12V、350mA输出。因为存在寄生效应，因此电阻值(R7)需要进行适当调整，以得到所期望的电流。
步骤6：R1和R2可选。它们用于调整+VLED至29V。这在输出端出现意外开路时非常有用。如果没有上述元件的分压，输出电压有可能上升，导致器件损坏。
元件C1和R5也为可选，用于稳定电压反馈环路。对于当前应用，可以不使用这些元件。
低频PWM亮度调节
控制LED灯源亮度的最好办法是通过一个低频PWM脉冲调制LED电流。使用这种方法，LED电流根据占空比的变化触发脉冲，同时保持电流幅度恒定。这样，器件发出的光波波长在整个调节范围内保持不变。利用下面电路可实现PWM亮度调节。
特性曲线
印刷电路板
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