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LED 驱动器的常见转换器拓扑

  咱们先容了 LED 的事情道理以及它们在 LED 灯设想中的使用。咱们展示了直流和交换 LED 驱动器之间的差别以及设计师平日思量的首要要素。   本文先容了使用最为普遍的 LED 驱动器拓扑,并细致先容了每种拓扑。最初的比拟表总结了所阐发拓扑之间的差别,并思量到了第一篇文章中曾经先容的首要设想要素。   降压和反向降压

  BUCK 拓扑布局最简略。它发生的输入电压低于输出电压,也能够设想成“反向”版本:

  BUCK拓扑   图 1a. BUCK 拓扑   反向降压拓扑   图 1b. 反向降压拓扑   | 输出电压|  > |输入电压 |

  图 1a 中的电路关于接纳直流电压源(一般为电池)的 LED 驱动器异常风行。下图表现了接纳直流电源的典范降压 LED 驱动器电路:

  图 2. DC-BUCK LED 驱动器   驱动器由输出电压供电并驱动 PMOS。与 LED 负载串连的检测电阻发生与负载电流成比例的电压 VFB,该电压用于向驱动器供应电流反馈。驱动 PMOS 的栅极以取得 LED 负载所需的电流。   在此电路中,检测电阻以地为参考,使得从驱动器丈量电流反馈变得简略。PMOS   的源极端子间接连接到 VIN,是以很轻易驱动栅极在 GND 和 VIN 之间切换。   在交换使用中,输出电压较高,因此在开关周期内,PMOS 的栅极无奈驱动至 GND,由于 VSG 会异常高,远高于 MOSFET 的最大额定值(典型值 20V)。   是以,最佳应用图 1b 中的电路,即反向降压电路,该电路由降压电路衍生而来,只需将开关从输出的正极移至负极即可。如许,能够应用 NMOS,其栅极能够由接地参考电路驱动,以下所示:

  AC-REVERSE-BUCK LED 驱动器

  图 3. AC-REVERSE-BUCK LED 驱动器   驱动器经由过程整流器从桥输入猎取电源,是以其 VDD 简直为直流。它驱动 NMOS 的栅极,在此拓扑中,检测电阻器搁置在 NMOS 的源极端子上,是以它仍以地为参考。   值得注重的是,因为检测电阻与 NMOS 串连,是以在此电路中反馈的是输出电流,而不是 LED 电流。这会致使光通量调理结果变差,但可以驱动 NMOS,以便将均匀输出电流整形为与输出电压同相,从而取得高 PF(功率因数)。   AC-REVERSE-BUCK LED 驱动器的一个瑕玷是,考虑到桥输入端的电压在每一个周期内都市降至 0V,这类拓扑布局仅在 V IN >V OUT时才无效,因此在输出正弦波的某些部份,AC-REVERSE-BUCK 驱动器无奈驱动输入 LED 灯串。为了最大限度地缩小这类影响,平日应用 REVERSE-BUCK 来驱动电压 <50V 的 LED 灯串,是以 LED 未驱动的正弦波部份能够疏忽不计。   促成   升压拓扑发生高于输出电压的输入电压:

  BOOST 拓扑

  图 4. 升压拓扑   |输出 电压| < |输入电压|   这类拓扑平日用于从单个电池(即锂离子电池 3.7V)为多个 LED 灯串供电。电池电压低于 LED 灯串总电压,是以必需应用 DC Boost LED 驱动器:

  DC-BOOST LED 驱动器

  图 5. DC-Boost LED 驱动器   在此电路中,NMOS 的栅极可轻松由驱动器驱动,感测电阻以地为参考,驱动器可直接由直流输出供电。餍足了简略驱动器的所有基础请求,不存在任何“反向”版本。   升压拓扑平日不用于交换 LED 驱动器,由于 LED 灯串的输入电压平日低于交换输出电压。   降压 - 升压(逆变器)和反向降压 - 升压   当输出电压能够高于或低于输入电压时,应用降压-升压拓扑。它可以或许依据输出电压的巨细像降压或升压同样事情,这便是它被称为降压-升压的缘故原由:

  降压-升压拓扑

  图 6a. 降压-升压拓扑   反向降压升压拓扑   图 6b. 反向降压-升压拓扑   |V IN | > | V OUT  | 或 | V IN | < | V OUT |   该电路有一个非凡情形,即输入电压为负,是以也称为逆变器拓扑。输入电压为负这一事真实 LED 驱动器畛域其实不是什么首要题目,由于输入 LED 串一直能够根据驱动器输入极性举行连贯。   关于降压-升压拓扑布局,也存在“反向”版本,马上开关从输出电压的正极移至负极。   与降压拓扑近似,规范版本(图 10a)是直流 LED 驱动器的首选,但在实践中,它并不被应用,由于它也会在检测电阻上发生负电压,而且该负电压应从驱动器读取作为输入反馈。关于驱动器来讲,应用负反馈会很艰苦。   相同,“反向”版本关于交换 LED 驱动器异常实用,由于它同意在交换输出电压的全部周期内天生所需的输入电压。交换降压 LED 驱动器没有表现的限定(正弦波周期中驱动器无奈驱动输入的部份):

  交换-反向-降压-升压 LED 驱动器

  图 7.交换反向降压升压 LED 驱动器   飞回来   在反激式拓扑布局设想职员能够依据项目规格设置电路发生高于或低于输出电压输入电压。

  图 8.反激式拓扑   该电路分两个阶段事情。在第一阶段,开关闭合,变压器低级绕组的电感LP充电。次级绕组LS拥有相同的极性,使二极管处于反向极化状况这类情况下,次级绕组中没有任何电流固定。在第二阶段,开关关上必需开释变压器中先前存储的能量是以,次级绕组使二极管处于正向传导状况。

  AC-FLYBACK LED 驱动器

  图 9.交换反激式 LED 驱动器
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