让LED更高效的驱动设计

　　在输出电压始终小于输入电压的情况下，应使用降压稳压器，图6显示了该拓扑结构。在该电路中，对电源开关的占空比（dutyfactor）进行了控制，以在输出滤波器电感L1上确立平均电压。当FET开关闭合时（TPS5430内部），其将输入电压连接到电感，并在L1中形成电流。环流二极管D2提供了开关断开时的电流路径。电感可对流经LED的电流起到平滑的作用，通过用电阻监控（测量）LED电流，并将该电压与控制IC内部的参考电压进行比较，从而最终实现对流经LED的电流的调节。如果电流太低，则占空比增加，平均电压也上升--从而也就导致了电流的升高。由于电源开关、环流二极管以及电流检测电阻上的压降非常低，该电路可提供极佳的效率。

图6 降压LED驱动器逐步降低输入电压

　　当输出电压总是比输入电压大时，最好是采用如图7所示的升压转换电路。该电路的U1中也有一个带有控制电子器件的高度集成的电源开关。当开关闭合时，电流流经电感到接地。当开关断开时，U1引脚1上的电压会不断升高，直到D1导通。然后电感放电，电流进入输出电容器（C3）和LED串。在大多数应用中，C3通常用于平滑LED电流。如果没有C3，则LED电流将是断断续续的。也就是说，它会在零和电感电流之间切换，这会导致LED热量增加（从而缩短使用寿命），并且亮度减少。在前面的例子中，LED的电流是通过一个电阻检测的，并且占空比会发生相应地变化。请注意本拓扑存在一个严重的问题，即它没有短路保护电路。若输出短路，则会有较大的电流通过电感器和二极管，从而导致电路故障，或者输入电压崩溃。

图7 高度集成的升压LED驱动器逐步升高输入电压

　　许多时候输入电压范围变化很大，其可以高于或低于输出电压，此时降压拓扑和升压拓扑结构就不起作用了。并且，可能在升压应用中需要短路保护。在这些情况下，您可能非常想使用降压-升压拓扑结构（请参见图8）。当电源开关闭合、电感有电流通过时该电路就相当于升压电路；当电源开关断开时，电感开始放电，电流进入输出电容和LED。不过，输出电压不是正的，而是负的。此外，请注意本拓扑中不存在像升压转换转中出现的短路问题，因为其通过使电源开关Q1开路，提供了短路保护功能。该电路的另一个值得注意的特性是虽然其是一个负的输出，但并不需要对传感电路的电平进行转换。在本设计中，控制IC接地到负的输出，并且可直接测量电流检测电阻R100上的电压。尽管本例中仅显示了一个LED，但是通过串联可以连接许多LED。电压的上限是控制IC的最大额定电压；输入电压加上输出电压的和不能超过该限值。

图8 降压-升压电流可限制和处理广泛的输入范围

　　4 关闭环控制电路

　　关闭LED电源上的电流环路比关闭传统电源上的电压环路要简单的多。环路的复杂性取决于输出滤波器结构。图9显示了三种可能的结构：只有一个电感的简单滤波器（A）；典型的电源滤波器（B）；以及改良的滤波器（C）。

图9 电位输出滤波器结构