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(dá)到這一目標(biāo)，驅(qū)動器拓?fù)浔仨毮軌虍a(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?fù)涞男Ч^好，例如：SEPIC 或 4 開關(guān)降壓—升壓拓?fù)?。這些拓?fù)湟话愣夹枰罅康慕M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(fù)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(biāo)準(zhǔn)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(fù)使用。如果需要的話，可以輕松地對該電路進(jìn)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?fù)?，從而獲得更高的效率。這種拓?fù)涫褂玫墓β始壗M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?fù)涞淖畹涂傮w成本。由于 LED 本身的輸出為光線，因此其可能與 LED 負(fù)(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。

圖 1 利用負(fù)輸出電壓，降壓—升壓拓?fù)湔{(diào)節(jié)恒定 LED 電流

　　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(jìn)行調(diào)節(jié)。控制器接地引腳必須為負(fù)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(fù)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(jìn)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?fù)?，施加到反相降?mdash;升壓拓?fù)渲泄β势骷系碾妷汉碗娏鲬?yīng)力更大，從而降低了相關(guān)效率，但該效率與 SEPIC 相當(dāng)。即便如此，這種電路還是能夠達(dá)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(fù)雜度拓?fù)涞睦硐敕椒ā?/p>

圖 2 PWM驅(qū)動(頂部)高效地控制了 LED 電流(底部)

　　參考文獻(xiàn)

　　如欲下載相關(guān)的產(chǎn)品說明書或應(yīng)用手冊，敬請訪問：http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/tps40200.html。

　　作者簡介

　　John Betten 現(xiàn)任 TI 應(yīng)用工程師兼產(chǎn)品部科技委員會高級成員，他擁有超過 23 年的 AC/DC 和 DC/DC 電源轉(zhuǎn)換設(shè)計經(jīng)驗。John 畢業(yè)于匹茲堡大學(xué) (University of Pittsburgh)，獲電子工程理學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)為 IEEE 成員。