采用升壓式拓撲結構的高效率恒流LED驅動器

一、設計特色

　　1、恒流輸出非常適合驅動LED

　　2、高輸出電壓支持一個LED燈串，這樣無需考慮LED之間分配電流

　　3、在負載斷開、短路和過熱情況下提供保護

　　4、在整個工作電壓范圍內的效率都非常高(>80%)

　　5、小巧輕便、成本低、元件數量少的設計方案

　　6、無需變壓器—使用簡單的單電感器

　　7、符合EN55022B傳導EMI限值

　　二、電路原理圖

圖1.用于驅動LED陣列的554 V 11W恒流升壓式轉換器的電路圖

　　三、工作原理分析

　　圖1所示的電源在升壓式轉換器配置中采用了一個LinkSwitch-TN器件，可以從554 VDC的單路正電壓（以中線輸入電壓為參考）提供20 mA的恒流。該電源為單條LED燈串提供了理想的驅動解決方案。

　　可熔電阻RF1不僅在嚴重故障下提供保護，還可限制首次加電時產生的浪涌電流。二極管D1用于對輸入AC電壓提供半波整流。電容C2、C3和電感L2構成一個π型濾波電路，可降低傳導EMI。

　　LNK306 (U1)導通后，流經輸入部分（由U1和升壓電感L1構成）的電流將逐漸增大。電感L1上的電壓等于C3 (Vin)上的整流和濾波電壓。這時電流的逐漸增大將使能量儲存在電感L1中。

　　U1關斷后，為了維持相同的電感電流，L1的極性會發生反向，D2被正向偏置，電流流入C1和負載。U1關斷后，L1上的電壓為輸出電壓與輸入電壓的電壓差。從下圖可以看出該電壓與輸入電壓（C3上）形成串聯，因此這種配置可以使輸入電壓逐步升高（升壓式）。

　　升壓二極管D2為高壓超快恢復型二極管。C1充當輸出濾波電容。VR1、VR2和VR3用于在負載斷開或開環故障情況下將輸出電壓控制在600 V。電容C5和電阻R2構成RC緩沖吸收電路，可降低由涉及D2的開關期間造成的傳導EMI。

　　電感L1是升壓電感，其最小值可通過以下公式計算得出：

其中，Po為輸出功率，ILIM為最小限流點，FS(MIN)為U1的最小開關頻率。本設計使用了有現貨供應的標準2200μH電感器。

　　電阻R1充當電流檢測電阻，所形成的電壓由FB引腳實時檢測。通過一個開關控制電路可以保持輸出穩壓，這樣可以根據電壓變化和負載狀況使能和禁止（跳過）開關周期。在每個導通周期開始時對U1的反饋(FB)引腳進行采樣。如果流入FB引腳的電流超過49μA，將跳過該電流周期。

　　四、設計要點

　　二極管D2選用超快恢復型二極管，反向恢復時間(tRR)為75 ns或更小，反向峰值額定電壓超過VOUT。為了降低U1導通時產生的D2反向恢復電流尖峰，本設計在非連續導通模式下工作。
可熔電阻RF1應為繞線式阻燃電阻，這樣才能在電流浪涌和差模浪涌情況下對電路提供保護。
通過采用AC輸入全波整流，可大幅降低電容C2和C3的值。電容C4為U1的旁路電容，應放置在靠近其源極引腳和BP引腳的地方。

　　根據輸出紋波電流要求選擇輸出電容C1。如果VRIPPLE為所需紋波電壓，那么輸出電容可通過以下公式計算得出：

　　其中，Lmax電感的最大值（電感器的容差系數），I lim的最大限流點，Vout為輸出電壓。