設計非隔離型反激LED驅動器
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本文引用地址：http://www.104case.com/article/81963.htm
概述
反激型LED驅動器比較通用，因為該結構可以用于輸入電壓高于或低于所要求的輸出電壓。此外，當反激電路工作在非連續電感電流模式時，能夠保持LED電流恒定，無需額外的控制回路。本應用筆記所描述的電路基于高度集成的MAX16802 PWM LED驅動器IC。
應用
LED軌道照明通用LED照明設備
特性
- 10.8V至24V輸入電壓范圍
- 為單個3.3V LED供電，提供350mA (典型)電流(其它LED配置結構，請按照設計步驟進行設計)
- 29V (典型值)陽極對地的最大開路電壓
- 262kHz開關頻率
- 逐周期限流
- 通/斷控制輸入
- 允許使用低頻PWM信號調節亮度
- 可以調整電路以適應多種形式的串聯、并聯LED配置
典型應用電路
注意：當+VLED和-VLED不與LED連接時，請勿給電路供電。
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®) |
電路拓撲
開環，非隔離型反激LED驅動器十分通用，而且使用方便。它具有一系列優點，非常受歡迎。這些優點包括：- 無需外部控制環路即可調節LED電流
- 非連續電感電流傳輸降低EMI輻射
- 較低的開關導通損耗
- 簡單的電路設計流程
- LED電壓可高于或低于輸入電壓
- 較寬的輸入電壓范圍
- 可以方便地接入PWM亮度調節信號
- LED電流受元件容限的影響，例如，電感和檢流比較器傳輸延遲
- 非連續電感電流工作模式，使該拓撲結構更適合于低功耗應用
設計步驟
最重要參數是LED的電流。高亮度LED的工作電流一般為幾百mA。為了延長LED的工作壽命，電流必須保持恒定；電源從本質上說是一個電流驅動器。可以通過幾種方案實現，一個簡單而且低成本的解決方案是：采用專用的電流模式PWM控制器IC，例如MAX16802。該器件的優點是：- 高集成度—所需的外圍元件很少
- 高達262kHz開關頻率
- 微小的8引腳µMAX封裝
- 較小的檢流門限，降低損耗
- 相當精確的振蕩頻率，有助于減小LED電流變化
- 片上電壓反饋放大器，可用于限制輸出開路電壓
步驟1：計算最小輸入電壓下最佳占空比的近似值：
其中Rb為整流器電阻，與應用電路中的R11相同，在本應用中設定為1。VD為整流二極管D1的正向壓降。
將已知數值代入上式得到：
步驟2：計算峰值電感電流的近似值：
其中Kf為臨界“誤差系數”，這里設為1.1。
將已知值代入上式得到：
步驟3：計算所需電感的近似值，并選擇小于并最接近于計算值的標準電感：
其中L為應用電路中的L1；f為開關頻率，等于262kHz。
將已知值代入上式得到：
低于該值、最接近的標準值為10µH。
步驟4：通過反激工作過程傳遞到輸出端的功率：
輸出電路的損耗功率等于：
根據能量守恒原理，上述兩個式子應該相等，即可得到一個更精確的峰值電感電流：
其中L為實際選擇的標準電感值。
將已知數值代入上式可得：
步驟5：計算檢流電阻，由R9和R10并聯而得；計算電壓檢測分壓電阻(如果需要)，由R6和R7組成。
MAX16802的限流門限為291mV。因此選擇R9、R10、R6和R7，滿足步驟4所計算的電感峰值電流。
這步完成后，即可得到應用電路中的各個元件值，該電路可提供12V、350mA輸出。因為存在寄生效應，因此電阻值(R7)需要進行適當調整，以得到所期望的電流。
步驟6：R1和R2可選。它們用于調整+VLED至29V。這在輸出端出現意外開路時非常有用。如果沒有上述元件的分壓，輸出電壓有可能上升，導致器件損壞。
元件C1和R5也為可選，用于穩定電壓反饋環路。對于當前應用，可以不使用這些元件。
低頻PWM亮度調節
控制LED燈源亮度的最好辦法是通過一個低頻PWM脈沖調制LED電流。使用這種方法，LED電流根據占空比的變化觸發脈沖，同時保持電流幅度恒定。這樣，器件發出的光波波長在整個調節范圍內保持不變。利用下面電路可實現PWM亮度調節。
特性曲線
印刷電路板
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