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将降压调节器转换为智能可调光LED驱动器

发布日期:2014-11-18 14:36:40 【关闭】
摘要:将降压调节器转换为智能可调光LED驱动器
QQ图片2014111814321320140107114250_5390QQ图片20141118143216QQ图片20141118143220QQ图片20141118143223QQ图片20141118143227凭借使用寿命长和功耗低的优势,LED有望改变整个照明行业,但它的快速采用面临的主要障碍是LED本身的成本居高不下。LED 灯具的成本各不相同,但LED的成本通常占据了整个灯具成本的大约25%至40%,而且预期在今后多年内仍会占据很高比例。低整体灯具成本的一种方法是在产品规格允许的范围内,在可能最高的直流电流下驱动LED。此电流可能远高于其“分档电流”。如果正常驱动,这样可能产生更高的流明/成本比率。但是,这种做法需要更高电流驱动器。很多解决方案在低电流下(<500 mA)驱动LED,但很少有高电流(700 mA至4 A)的选择方案。这一现象似乎令人惊讶,因为半导体行业有大量的容量达到4 A的DC-DC解决方案,但它们的设计目的是控制 电压, 而不是控制LED电流。本文将探讨将现成DC-DC降压稳压器转换为智能LED驱动器的一些简单技巧。
降压稳压器对输入电压进行斩波,并通过LC滤波器传送,以提供稳定的输出,如图3所示。它使用两个有源元件和两个无源元件。有源元件是从输入到电感的开关“A”,以及从地面到电感的开关(或二极管)“B”。无源元件是电感(L)和输出电容(COUT)它们形成LC滤波器,可以减小由有源元件产生的纹波。如果开关是内部的,则降压器称为稳压器 如果开关是外部的,则称为 控制器如果两个开关都是晶体管(MOSFET或BJT),则它是同步 的,如果底部的开关是使用二极管实施的,则它是 异步 的。这些类型的降压电路各有优劣,但同步降压稳压器通常可以优化效率、器件数量、解决方案成本和电路板面积。遗憾的是,用于驱动高电流LED(高达4 A)的同步降压稳压器很少,而且成本昂贵。本文以 ADP2384为例,展示如何修改标准同步降压稳压器的连接以调节LED电流。
ADP2384高效同步降压稳压器指定最高4 A的输出电流,具有最高20 V的输入电压。图4显示了用于调节输出电压的正常连接。在工作中,经过分压的输出电压连接到FB引脚,与内部600 mV基准进行比较,用于生成开关的适当占空比。在稳态下,FB引脚保持在600 mV,因此VOUT调节至600 mV乘以分频比。如果上方的电阻被LED取代(图5),则输出电压必须是需要的任何值(在额定值范围内),将FB维持在600 mV;因此,通过LED的电流被控制在600 mV/RSENSE。当从FB到地面的精密电阻设置LED电流时,此电路使用效果很好,但电阻消耗了很多功率: P = 600 mV × ILED 对于低LED电流,这不是大问题,但在高LED电流下,低效率会大幅增加灯具散发的热量(600 mV × 4 A = 2.4 W)。降低FB基准电压可以成比例降低功耗,但大多数DC-DC稳压器没有调节此基准的方式。幸运的是,两个技巧可降低大多数降压稳压器的基准电压:使用SS/TRK引脚—或偏移RSENSE 电压。
很多通用降压IC包括软启动(SS)或跟踪(TRK)引脚。SS引脚可缓慢增加启动时的开关占空比,从而最大程度地减小启动瞬变。TRK引脚让降压稳压器能够遵循独立电压。这些功能通常结合到单个SS/TRK引脚上。大多数情况下,误差放大器将SS、TRK和FB电压中的最小值与基准进行比较对于灯具应用,将SS/TRK引脚设置为固定电压,并将其用作新的FB基准。恒压分压器充当基准电压源非常有效。例如,很多降压稳压器IC包括受控低压输出—如ADP2384上的VREG引脚。为了达到更高精度,可以使用简单的2引脚外部精密基准电压源,例如 ADR5040。在任何情况下,从该电源到SS/TRK引脚的电阻分压器形成新的基准电压源。将此电压设置在100 mV和200 mV之间,通常可以提供功耗和LED电流精度之间的最佳平衡。用户选择的基准电压的另一个优点是RSENSE可以选择方便的标准值,从而避免指定或分配任意精密电阻值来设置LED电流的开支和不精确性。使用SS或TRK引脚方法并非对于所有降压稳压器都是可行的,因为有些IC没有这些引脚。另外,对于某些降压IC,SS引脚会改变峰值电感电流,而不是FB基准,因此必须仔细查看产品数据手册。作为一种替代方法,可以产生RSENSE电压偏移。例如,精密电压源和RSENSE之间的电阻分压器提供从RSENSE 到FB引脚的相当恒定的偏移电压。QQ图片20141118143232

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