升壓拓撲可調(diào)節(jié)LED電流

　LED亮度控制要求有一個能夠提供恒定、穩(wěn)壓電流的驅(qū)動器。要想達到這一目標，驅(qū)動器拓撲必須能夠產(chǎn)生足夠大的輸出電壓來正向偏置LED。因此，如果輸入和輸出電壓范圍重疊時，我們又該做何選擇呢?轉(zhuǎn)換器有時可能需要逐漸降低輸入電壓，而有時可能需要升高輸出電壓。這種情況通常出現(xiàn)在那些具有大范圍“臟”輸入電源的應(yīng)用中，例如：車載系統(tǒng)。這種降壓/升壓操作中有幾種拓撲的效果較好，例如：SEPIC或4開關(guān)降壓—升壓拓撲。這些拓撲一般都需要大量的組件，這便增加了設(shè)計的材料成本。然而，由于它們可提供正輸出電壓，因此人們通常也將其看作可接受的選擇。但是，我們也不應(yīng)忽略負輸出電壓轉(zhuǎn)換器，它可以提供一種替代解決方案。

　　圖1顯示了在恒定電流結(jié)構(gòu)中驅(qū)動3個LED的反相降壓—升壓電路的原理圖。該電路擁有諸多優(yōu)點。首先，它使用了一個標準降壓控制器，從而最小化了成本，并有助于盡可能的系統(tǒng)級的重復使用。如果需要的話，可以輕松地對該電路進行改造，以使用一個集成FET降壓控制器，或使用一個同步降壓拓撲，從而獲得更高的效率。這種拓撲使用的功率級組件數(shù)目與一個簡易降壓轉(zhuǎn)換器相同，由此實現(xiàn)開關(guān)調(diào)節(jié)器的最低組件數(shù)，以及相對于其他拓撲的最低總體成本。由于LED本身的輸出為光線，因此其可能與LED負(而非正電壓)電壓偏置的系統(tǒng)級關(guān)系不大，這就使其成為一種值得考慮的電路設(shè)計。

　　通過感應(yīng)檢測電阻器R1兩端的電壓并將其用作控制電路的反饋，從而對LED電流進行調(diào)節(jié)?？刂破鹘拥匾_必須為負輸出電壓的參考電壓，以使該直接反饋能夠正確工作。如果控制器為系統(tǒng)接地的參考電壓，則需要一個電平轉(zhuǎn)換電路。這種“負接地”對電路構(gòu)成了一些限制。功率MOSFET、二極管和控制器的額定電壓必須高于輸入與輸出電壓的和。

　　其次，外部連接控制器(例如：開啟操作等)均要求對從系統(tǒng)接地到控制器接地的信號進行電平轉(zhuǎn)換，從而需要更多的組件。單就這個原因而言，最好的辦法是去除或者最少化不必要的外部控制。

　　最后，相比4開關(guān)降壓—升壓拓撲，施加到反相降壓—升壓拓撲中功率器件上的電壓和電流應(yīng)力更大，從而降低了相關(guān)效率，但該效率與 SEPIC 相當。即便如此，這種電路還是能夠達到 89% 的效率。通過完全同步該電路，我們還可以將效率再提高 2%～3%。

　　通過短路軟啟動電容器C5快速地開/關(guān)轉(zhuǎn)換器，是LED亮度調(diào)節(jié)的一種簡單方法。圖2顯示了PWM輸入信號和實際的LED電流。這種PWM亮度調(diào)節(jié)方法較為有效，因為轉(zhuǎn)換器關(guān)閉，其在SS引腳短路時僅消耗極少的功率。但是，這種方法也相對較慢，這是因為轉(zhuǎn)換器每次開啟時都必須以一種可控方式來漸漸升高輸出電流，這就在輸出電流上升以前產(chǎn)生一個非線性、有限的時滯。同時，其還將最小開啟時間占空比降低至 10%~20%。在一些不要求高速和100% PWM調(diào)節(jié)的LED應(yīng)用中，這種方法或許就足夠了。

　　這種反相降壓—升壓電路為工程師提供了另一種LED驅(qū)動方法。低成本降壓轉(zhuǎn)換器的使用以及較少的組件數(shù)量使其成為一種替代高復雜度拓撲的理想方法。