降壓調節器變身智能可調光LED驅動器的創新設計

憑借使用壽命長和功耗低的優勢，LED有望改變整個照明行業，但它的快速采用面臨的主要障礙是LED本身的成本居高不下。LED燈具(完整電力照明設備)的成本各不相同，但LED的成本通常占據了整個燈具成本的大約25%至40%，而且預期在今后多年內仍會占據很高比例(圖1)。

圖1. LED燈具成本的細分1

降低整體燈具成本的一種方法是在產品規格允許的范圍內，在可能最高的直流電流下驅動LED。此電流可能遠高于其“分檔電流”.如果正常驅動，這樣可能產生更高的流明/成本比率。

圖2. LED光輸出和效率與驅動電流2

但是，這種做法需要更高電流驅動器。很多解決方案在低電流下(500mA)驅動LED,但很少有高電流(700mA至4A)的選擇方案。這一現象似乎令人驚訝，因為半導體行業有大量的容量達到4A的DC-DC解決方案，但它們的設計目的是控制 電壓， 而不是控制LED電流。本文將探討將現成DC-DC降壓穩壓器轉換為智能LED驅動器的一些簡單技巧。

降壓穩壓器對輸入電壓進行斬波，并通過LC濾波器傳送，以提供穩定的輸出，如圖3所示。它使用兩個有源元件和兩個無源元件。有源元件是從輸入到電感的開關“A”，以及從地面到電感的開關(或二極管)“B”.無源元件是電感(L)和輸出電容(COUT)它們形成LC濾波器，可以減小由有源元件產生的紋波。

圖3. 基本降壓方案

如果開關是內部的，則降壓器稱為穩壓器，如果開關是外部的，則稱為控制器。如果兩個開關都是晶體管(MOSFET 或BJT)，則它是同步的，如果底部的開關是使用二極管實施的，則它是異步的。這些類型的降壓電路各有優劣，但同步降壓穩壓器通常可以優化效率、器件數量、解決方案成本和電路板面積。遺憾的是，用于驅動高電流LED(高達4A)的同步降壓穩壓器很少，而且成本昂貴。本文以ADP2384為例，展示如何修改標準同步降壓穩壓器的連接以調節LED電流。

ADP2384高效同步降壓穩壓器指定最高4 A的輸出電流，具有最高20 V的輸入電壓。圖4顯示了用于調節輸出電壓的正常連接。

圖4. 連接用于調節輸出電壓的ADP2384

在工作中，經過分壓的輸出電壓連接到FB引腳，與內部600 mV基準進行比較，用于生成開關的適當占空比。在穩態下，FB引腳保持在600 mV,因此VOUT調節至600 mV乘以分頻比。如果上方的電阻被LED取代(圖5)，則輸出電壓必須是需要的任何值(在額定值范圍內)，將FB維持在600 mV；因此，通過LED的電流被控制在600 mV/RSENSE。

圖5. 基本(但不高效的LED驅動器

當從FB到地面的精密電阻設置LED電流時，此電路使用效果很好，但電阻消耗了很多功率： P = 600 mV × ILED對于低LED電流，這不是大問題，但在高LED電流下，低效率會大幅增加燈具散發的熱量(600 mV × 4 A = 2.4 W)。降低FB基準電壓可以成比例降低功耗，但大多數DC-DC穩壓器沒有調節此基準的方式。幸運的是，兩個技巧可降低大多數降壓穩壓器的基準電壓：使用 SS/TRK引腳-或偏移RSENSE電壓。很多通用降