基于Buck變換器的LED驅動器反饋環路設計及測試

目前，基于降壓型Buck變換器的LED驅動器廣泛應用于通用的照明系統，如一些樓宇和草地的照明，通常使用交流適配器從110V/220V交流市電得到12V/24的直流電壓，然后12V/24輸出接一個Buck變換器，用于驅動LED；在汽車系統中，也是用12V/24V的直流電池供電，所以汽車內部和車燈采用LED作光源時，也是需要BUCK型LED驅動器。Buck降壓型LED驅動器可以輸出大的電流，同時電源的效率比升壓驅動器高，但是Buck降壓型LED驅動器所驅動的LED的數目取決于LED的正向壓降和輸入的電壓。

Buck降壓型LED驅動器和通用BUCK降壓型變換器的設計相同，但對于反饋環路的增益裕量和相位裕量的測試，卻和通常的Buck降壓型變換器有很大的不同，這是由于LED驅動器的特性決定的，本文將會討論這個有趣的問題。

1. Buck降壓型LED驅動器特點

Buck降壓型LED驅動器和通用Buck降壓型變換器最大的不同在于參考電壓的差異。通用Buck降壓型變換器的參考電壓通常是0.8V，1.25V等，用于設定輸出的電壓，輸出電流變化時，輸出電壓保持恒定，輸出的負載和輸出電容并聯，如圖1 所示。Buck降壓型LED驅動器的參考電壓通常是0.25V，0.2V，0.1V，用于設定LED的驅動電流，并保持LED的電流恒定。由于設定LED的驅動電流的取樣電阻和LED串聯，因此參考電壓越低，取樣電阻的功耗就越小。如果參考電壓過低，由于電流信號的取樣信號太小，容易受外干擾，影響取樣的精度；此外，同樣的電流所要求的取樣電阻值太小，也不容易選購。

在Buck降壓型LED驅動器中，LED電流設定電阻有低端和高端電流取樣兩種方式，如圖1 所示。低端電流取樣直接對地檢測電流，設計簡單，但容易受到共模的干擾，取樣精度差。高端電流取樣不容易受到共模的干擾，取樣精度高，但需要差動放大器。

2. AOZ1081工作特點

本文將基于AOZ1081來介紹反饋環的設計，因此先介紹一下AOZ1081的工作特點。AOZ1081是一款降壓型Buck變換器，工作于電流模式，其特點可以讓它配置成LED驅動器，同時也可以作為通用Buck變換器使用。其特點如下：

（1）內置了低端的續流二極管，因此無需外加肖特基二極管；

（2）具有內部的軟起動，因此無需外加軟起動電容；

（3）0.25V的參考電壓，保證電流取樣精度同時降低電流設定電阻的功耗；

（4）輸入工作電壓為4.5V到16V，具有Power On Reset POR功能，輸入電壓到4V時開始工作，輸入電壓低于3.7V，關斷；

（5）具有連續的1.8A最大的輸出電流；

（6）占空比從12%到100%，輸入輸出壓差低時可以工作于LDO方式；

（7）1MHz的工作頻率，可以使用小體積的電感和電容；

（8）在EN管腳可以加到最高到200Hz的PWM波形進行數字調光；

（9）具有過流保護OCP和輸出過壓保護OVP；

（10）芯片具有過溫保護OTP功能。

3. 反饋設計

BUCK降壓型LED驅動器仍然工作于峰值電流模式，其外環是取樣LED的電流，反饋環路維持LED電流恒定，這樣，輸出的電壓就由串聯的LED的正向壓降來決定。