簡單介紹一下LED電源中的幾種架構(gòu)

最近LED電源在電視中大量采用，下面就簡單介紹一下LED電源中的幾種架構(gòu)

1：LT3468雙輸出升壓型LED驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用電路

該電路是基于LT3486雙輸出升壓型LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用電路，它以l00 mA恒定電流驅(qū)動(dòng)兩串LED，LED電壓高達(dá)36V。這個(gè)升壓型變換器用小的電壓檢測電阻與LED串和用于PWM的調(diào)光MOSFET串聯(lián)，具有高效率。在整個(gè)汽車蓄電池電壓范圍內(nèi)（9～16V）低于LED串的電壓。雙通道LED驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)20個(gè)LED組成兩個(gè)LED串，同時(shí)保持最高開關(guān)電壓低于該集成電路的42V額定值。

2：CAT3606的應(yīng)用電路

CAT3606是一款高效率白光LED驅(qū)動(dòng)器，這款可調(diào)電荷泵適用于通用的大面板無閃爍背光和雙白光LED顯示系統(tǒng)。CAT3606可替代傳統(tǒng)高亮度背光所需要的電感升壓電路，從而簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。它具有大輸出電流，還可用于驅(qū)動(dòng)主、副移動(dòng)電話顯示屏或主顯示屏加一個(gè)低功耗相機(jī)閃光燈。通過獨(dú)立控制每組白光LED，CAT3606可使4只白光LED主顯示屏和2只白光LED副顯示屏變暗或進(jìn)入待機(jī)模式。

該器件具有耗電不足1uA的系統(tǒng)徹底關(guān)斷功能，靈活的數(shù)字接口適用于不同的亮度控制電路，低噪聲和1MHz固定頻率使在設(shè)計(jì)中允許使用小型外接電容，以降低成本，簡化電路板設(shè)計(jì)。

CAT3606與鋰離子電池系統(tǒng)配合使用，可獲得90％的高效率，每個(gè)輸出通道的電流可調(diào)節(jié)，可精確地匹配多達(dá)6只白光LED，確保面板的亮度一致。其獨(dú)特的分?jǐn)?shù)電荷泵技術(shù)通過自動(dòng)轉(zhuǎn)換1倍壓模式至1．5倍壓模式，確保在電池的整個(gè)使用壽命中保持白光LED閃爍。

CAT3606采用16引腳4mm×4mm QFN封裝，最大高度為0．8mm。該產(chǎn)品采用綠色封裝材料，不含鹵素和鉛，符合RoHS要求。

3：NCP1200驅(qū)動(dòng)LED電路

該電路用一種低成本的離線恒流源為多個(gè)LED供電。一個(gè)全波橋式整流器（VD2～VD3）和濾波電容器C1向變換電路IC1及其關(guān)聯(lián)元件提供大約160V DC電壓。電阻器R3為IC1的電流檢測引腳改變偏置值，6．2kΩ的阻值允許R6使用1．2Ω檢測電阻器。相對(duì)于瓦特?cái)?shù)較高的檢測電阻器，減小R6不僅可降低成本，而且能提高電路的效率。電容器C3用于穩(wěn)定反饋網(wǎng)絡(luò)的電流，并且在LED串開路時(shí)，承載400Ⅴ額定電壓。由R5和C4組成的RC網(wǎng)絡(luò)可為CS引腳提供低通濾波功能。

4：基于LT3755的50W白光LED頭燈驅(qū)動(dòng)電路圖

LT3755在LED串的高端側(cè)檢測輸出電流，高壓側(cè)電流檢測是用于驅(qū)動(dòng)LED的最靈活的方案，PWM輸入提供了高達(dá)3000：1的調(diào)光比，而CTRL輸人則提供了額外的模擬調(diào)光能力。LT3755采用16引腳（3mm×3mm）QFN和MS0P封裝。LT3755的主要技術(shù)特性如下：

　?。?）寬輸入電壓范圍（4．5～40V）。

　?。?）高達(dá)75V的輸出電壓。

　?。?）叵定電流和恒定電壓調(diào)節(jié)。

　　（4）100mV高端電流檢測。

　?。?）可以采用升壓、降壓、降壓－升壓、SEPIC或反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)LED。

　?。?）具有LED開路、遲滯的可編程欠壓閉鎖保護(hù)功能。

　?。?）開路LED狀態(tài)引腳。

　　（8）PWM斷接開關(guān)驅(qū)動(dòng)器。

　　（9）CTRL引腳提供了模擬調(diào)光功能。

　?。?0）低停機(jī)電流：<1uA。

　　（11）可編程軟啟動(dòng)。

5：LT3599驅(qū)動(dòng)LED應(yīng)用電路

6：LT3599開關(guān)頻率可以利用一個(gè)外部電阻器來設(shè)置，可調(diào)范圍為200kHz～2．1MHz。LED調(diào)光功能可利用CTRL引腳上的模擬調(diào)光電路以及PWM引腳上的脈寬調(diào)制調(diào)光電路來實(shí)現(xiàn)。即使在輸入電壓高于LED輸出電壓的情況下，LT3599也能夠準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)LED電流。它采用耐熱性能增強(qiáng)型32引腳（5mm×5mm）QFN和28引腳TSSOP封裝，為LED背光照明應(yīng)用提供一個(gè)占板面積高度緊湊的解決方案。

7：高效能、低成本、非隔離型350mA／12V LED驅(qū)動(dòng)電路

該電路具有精確的初級(jí)側(cè)恒壓/恒流控制器（CV／CC），省去了光電耦合器和所有次級(jí)側(cè)CV／CC控制電路，無需電流檢測電阻即可達(dá)到最高效率；自動(dòng)重啟動(dòng)用于輸出短路和開環(huán)保護(hù)；在整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)滿載效率均大于80％，在265V交流輸入情況下空載功耗小于200mW；滿足EN55015和CISPR－22B級(jí)EMI標(biāo)準(zhǔn)和“能源之星”對(duì)固態(tài)照明（SSL）產(chǎn)品的要求。

該電路具有元器件數(shù)量少（只需要9個(gè)元器件）、寬電壓輸入范圍適合全球
要求、成本低、尺寸小、重量輕、效率高（AC85V輸入時(shí)效率大約為70％）、滿足EN55022BEMI要求、EMI裕量大于SdBIlV等特點(diǎn)。

該電路以開環(huán)方式工作且無輸出反饋，可用作恒流LED驅(qū)動(dòng)器。該電路依靠LNK302PN的內(nèi)部電流限制功能，確保供給負(fù)載恒定的電流。交流輸入電源被VD1、C1、C2和RF2整流和濾波，電阻RF1應(yīng)采用可熔防火型。

LinkSwitch－TN通過調(diào)整使能和關(guān)斷周期的比例來調(diào)整輸出電流，這種類型的控制方式對(duì)整個(gè)工作范圍內(nèi)的任何輸入電壓改變都具有內(nèi)在的適應(yīng)性。當(dāng)流入反饋引腳的電流大于49uA時(shí)，MOSFET會(huì)在那個(gè)周期關(guān)閉。在這個(gè)應(yīng)用中由于永遠(yuǎn)沒有任何電流流入反饋引腳，器件會(huì)在每一個(gè)周期導(dǎo)通工作，使電流上升到限流點(diǎn)。由于每個(gè)周期的峰值電流是受限制和固定的，所以輸出功率僅由電感的大小決定。這個(gè)設(shè)計(jì)若以非連續(xù)方式（DOM）工作，除了9EMI特性比較好，也可以保證使用低成本的75ns反向恢復(fù)的整流管。對(duì)于以連續(xù)方式（COM）工作的設(shè)計(jì)，要求使用更快的整流管（30ns反向恢復(fù)時(shí)間）。

輸出由每個(gè)開關(guān)周期進(jìn)行能量補(bǔ)充（66kHz），因此不需要輸出濾波電容。
人的視覺暫留時(shí)間（典型值為1 0ms）比開關(guān)周期長很多，因此看到的是穩(wěn)定發(fā)光而沒有閃爍。

根據(jù)LinkSwitch－TN設(shè)計(jì)指南選擇L1的電感量或使用PIXls設(shè)計(jì)表格。表格內(nèi)輸出電壓單元格的值應(yīng)為LED串的電壓值，輸出電流單元格的值應(yīng)為總的LED串的電流。

7：NCP1216非隔離型離線式LED驅(qū)動(dòng)電路

在不需要隔離的應(yīng)用中，可以采用較為簡單的降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使用的電感比變壓器小得多，而且只需要很少的元件即可實(shí)現(xiàn)這種解決方案。這種結(jié)構(gòu)采用的是峰值電流控制（PCC）模式，工作在深度連續(xù)導(dǎo)電模式（CCM）下。

該電路充分利用高壓工藝技術(shù)的優(yōu)勢，從交流主電源直接為控制器供電，進(jìn)一步簡化了電路。這種設(shè)計(jì)適合120V AC輸入，若要用于230v AC輸入，則需要變更少許元件，如功率FET和電容。由于這是一種非隔離型AC／DC設(shè)計(jì)，所以存在高壓。而且這是一項(xiàng)浮動(dòng)設(shè)計(jì)，IC和LED并非對(duì)地參考。在對(duì)器件進(jìn)行供電之前，LED必須連接至電路板。

對(duì)于這類降壓控制方式而言，當(dāng)驅(qū)動(dòng)的LED數(shù)量減少時(shí)，占空比會(huì)變得極窄。而且開關(guān)控制器在電流被檢測到之前會(huì)有200～400ns的前沿消隱時(shí)間。在這種情況下，必須降低開關(guān)頻率來適應(yīng)正常工作，并通過半波整流輸人電路將電壓保持在最低值。在這種方法中，基本結(jié)構(gòu)能夠通過元件修改來輕易擴(kuò)展，從而也能驅(qū)動(dòng)多只串聯(lián)的LED串。

8：NCP5603驅(qū)動(dòng)LED典型應(yīng)用電路

NCP5603是針對(duì)移動(dòng)電話相機(jī)與其他便攜式電子設(shè)備中照明或閃光燈應(yīng)用而設(shè)計(jì)的白光LED驅(qū)動(dòng)器。它是電荷泵結(jié)構(gòu)，采用外部兩個(gè)陶瓷電容來提供電源轉(zhuǎn)換功能，并免除電源轉(zhuǎn)換時(shí)需要的電感器，采用DEN-10封裝，尺寸僅為3mm×3mm×0．9mm，其占用PCB面積相當(dāng)有限，非常適合厚度較薄的便攜式電子設(shè)備應(yīng)用。

NCP5603可在2．7～5．5V電池電壓輸入范圍內(nèi)提供給負(fù)載穩(wěn)定的電壓輸出，具各1倍壓、1．5倍壓和2倍壓自動(dòng)工作模式，使器件的工作效率可達(dá)90％。NCP5603特別適合在需要較長電池使用時(shí)間的低成本、低耗電應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)高電流LED。由于它能夠輸出高達(dá)350mA電流脈沖，所以可用于驅(qū)動(dòng)功率達(dá)1W的高亮度LED，獲得更佳的畫質(zhì)。NCP5603還擁有EN／PWM輸入接腳，適用于亮度控制。此外，由于NCP5603不需要外部電感來儲(chǔ)存能量，所以還能夠作為低成本小型升壓式DC／DC變換器，可為移動(dòng)電話、MP3播放機(jī)或數(shù)字相機(jī)等便攜式電子設(shè)備的音頻放大器提供4．5V或5V固定電壓輸出。

9：基于LM2734的恒流驅(qū)動(dòng)LED電路

LM2734是1A降壓型穩(wěn)壓器，利用LM321運(yùn)算放大器獲取采樣電阻Rset上的電壓，結(jié)合其他電阻和電容就可以構(gòu)成一個(gè)完整、高效的大功率LED恒流驅(qū)動(dòng)電路。

電路中，采樣電阻Rset決定了恒流驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，而且對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的效率有重要影響，因此Rset的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)節(jié)省能源至關(guān)重要。一般來說，如果要求LED驅(qū)動(dòng)電流的變化不超過標(biāo)稱值的5％～10％，那么采用精度為2％的電阻就足夠了。LED驅(qū)動(dòng)電流的典型波動(dòng)范圍是±10％。由于采樣電阻消耗的功率較大，應(yīng)避免使用功率較小的貼片電阻。此外，LM3478方案適用于多個(gè)大功率LED的恒流驅(qū)動(dòng)，而基于LM5021的恒流驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方案則針對(duì)220Ⅴ AC／DC變換器的應(yīng)用。

10：采用低頻變壓器及半波或全波整流的電阻限流的LED驅(qū)動(dòng)電路

該電路的優(yōu)點(diǎn)是：電路簡單、成本低。缺點(diǎn)是：體積大、電壓驅(qū)動(dòng)模式，LED亮度會(huì)隨著供應(yīng)電壓的變化而有所改變；無法提供恒流輸出；突波電流較大。這種LED驅(qū)動(dòng)電源的電路結(jié)構(gòu)非常簡單，只需要一個(gè)低頻變壓器、整流器、濾波電容，以及一個(gè)用于調(diào)整亮度的可變電阻。串聯(lián)LED的數(shù)目主要由變壓器的匝數(shù)比所決定。一旦選用變壓器的匝數(shù)比固定之后，若要得到一樣的亮度9就很不容易再改變LED的數(shù)目。

電感式升壓變化器LED驅(qū)動(dòng)器

白光LED可以采用串聯(lián)或并聯(lián)連接方式，這兩種解決方案各有優(yōu)缺點(diǎn)。并聯(lián)方式的缺點(diǎn)是LED電流及亮度不能自動(dòng)匹配。串聯(lián)方式保持固有的匹配特性，但需要更高的供電電壓。因白光LED的正向壓降為3～4V（典型值），無論是并聯(lián)方式還是串聯(lián)方式，大多數(shù)便攜式電子設(shè)備的電池電壓都不足以驅(qū)動(dòng)LED，所以需要一個(gè)獨(dú)立電源供電。

在串聯(lián)配置中，LED的數(shù)量受驅(qū)動(dòng)器的最高電壓限制。若最高電壓為40V，在串聯(lián)配置中根據(jù)白光LED的正向電壓，這一最高電壓最多能夠驅(qū)動(dòng)13只白光LED，驅(qū)動(dòng)電流的范圍是連續(xù)狀態(tài)的10～350mA。這種配置的優(yōu)勢是串聯(lián)的白光LED可以用單線傳輸電流；缺點(diǎn)則是當(dāng)PCB空間受限時(shí)（特別是高功率時(shí)），銅導(dǎo)線上的電流密度是個(gè)問題，而且如果在串聯(lián)模式中一只白光LED發(fā)生故障，所有白光LED都將被關(guān)掉。但是，從設(shè)計(jì)角度看，如果有刀只白光LED，就要將電池電壓提升到n×Vp，所以必須采用升壓結(jié)構(gòu)?？梢岳秒姼性_地監(jiān)控電流斜率，從而限制了非受控瞬間電流產(chǎn)生的EMI。典型的升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示。