驅(qū)動LED有哪三種常用的電路拓撲?
發(fā)布時間:2011/8/4 16:37:12 訪問次數(shù):2475
LED中的電流在很多情況下都是由鎮(zhèn)流電阻或線性穩(wěn)壓器進行控制的。驅(qū)動LED時常用的三種基本電路拓撲為降壓拓撲、升壓拓撲和降壓一升壓拓撲。采用何種拓撲結(jié)構(gòu)取決于輸入電壓和輸出電壓的關(guān)系。
在輸出電壓始終小于輸入電壓的情況下,應(yīng)使用降壓穩(wěn)壓器,如圖5-1所示為降壓拓撲結(jié)構(gòu)。在該電路中,對電源開關(guān)的占空比進行了控制,以在輸出濾波器電感L,上確立平均電壓。當FET開關(guān)閉合時(在TPS5430內(nèi)部),將輸入電壓連接到電感Ll上并在其中形成電流。環(huán)流二極管VD2提供了開關(guān)斷開時的電流路徑a電感Li可對流經(jīng)LED的電流起到平滑的作用。通過用電阻監(jiān)控(測量)LED電流,并將電阻兩端的電壓與控制IC內(nèi)部的參考電壓進行比較,從而最終可實現(xiàn)對流經(jīng)LED的電流的調(diào)節(jié)。如果電流太小,則占空比增加,平均電壓也上升,從而會導致電流升高。由于電源開關(guān)、環(huán)流二極管及電流檢測電阻上的壓降非常小,故該電路可提供極佳的效率。
這種拓撲結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點。
(1)可以升壓或降壓。因此,它很適合于LED串在運行時輸出電壓高于或低于輸入電壓的情況。這種情況在汽車應(yīng)用中最常見,如采用單個降壓一升壓型驅(qū)動器設(shè)計,以滿足寬的電壓源和負載范圍。
(2)輸入和輸出端都有電感。兩端都工作在連續(xù)導電模式(CCM)下,使得兩個電感流過低電流紋波的連續(xù)電流,這可以極大地降低對輸入和輸出的濾波電容的要求。連續(xù)的輸入電流還可以使輸入端滿足傳導EMI標準。
(3)電路中所有的開關(guān)結(jié)點在兩個電感之間被隔離。輸入和輸出結(jié)點互不影響,這將使來自該拓撲結(jié)構(gòu)的輻射EMI最小化。適當?shù)剡M行線路布局和設(shè)計,使得該拓撲結(jié)構(gòu)很容易滿足輻射EMI標準。
(4)升壓一降壓拓撲結(jié)構(gòu)的另一個優(yōu)點是容性隔離。MOSFET開關(guān)管的損壞將使輸入短路,但并不影響輸出。因此,當MOSFET開關(guān)管損壞時,LED可得到保護。
(5)兩個電感L,和L2可以接在一個磁芯上。當它們接在同一磁芯上時,電感上的紋波電流能夠從一端完全傳送到另一端(紋波抵消技術(shù)),使輸入紋波完全傳送到輸出端,從而使該拓撲結(jié)構(gòu)器非常容易滿足傳導EMI標準。
LED中的電流在很多情況下都是由鎮(zhèn)流電阻或線性穩(wěn)壓器進行控制的。驅(qū)動LED時常用的三種基本電路拓撲為降壓拓撲、升壓拓撲和降壓一升壓拓撲。采用何種拓撲結(jié)構(gòu)取決于輸入電壓和輸出電壓的關(guān)系。
在輸出電壓始終小于輸入電壓的情況下,應(yīng)使用降壓穩(wěn)壓器,如圖5-1所示為降壓拓撲結(jié)構(gòu)。在該電路中,對電源開關(guān)的占空比進行了控制,以在輸出濾波器電感L,上確立平均電壓。當FET開關(guān)閉合時(在TPS5430內(nèi)部),將輸入電壓連接到電感Ll上并在其中形成電流。環(huán)流二極管VD2提供了開關(guān)斷開時的電流路徑a電感Li可對流經(jīng)LED的電流起到平滑的作用。通過用電阻監(jiān)控(測量)LED電流,并將電阻兩端的電壓與控制IC內(nèi)部的參考電壓進行比較,從而最終可實現(xiàn)對流經(jīng)LED的電流的調(diào)節(jié)。如果電流太小,則占空比增加,平均電壓也上升,從而會導致電流升高。由于電源開關(guān)、環(huán)流二極管及電流檢測電阻上的壓降非常小,故該電路可提供極佳的效率。
這種拓撲結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點。
(1)可以升壓或降壓。因此,它很適合于LED串在運行時輸出電壓高于或低于輸入電壓的情況。這種情況在汽車應(yīng)用中最常見,如采用單個降壓一升壓型驅(qū)動器設(shè)計,以滿足寬的電壓源和負載范圍。
(2)輸入和輸出端都有電感。兩端都工作在連續(xù)導電模式(CCM)下,使得兩個電感流過低電流紋波的連續(xù)電流,這可以極大地降低對輸入和輸出的濾波電容的要求。連續(xù)的輸入電流還可以使輸入端滿足傳導EMI標準。
(3)電路中所有的開關(guān)結(jié)點在兩個電感之間被隔離。輸入和輸出結(jié)點互不影響,這將使來自該拓撲結(jié)構(gòu)的輻射EMI最小化。適當?shù)剡M行線路布局和設(shè)計,使得該拓撲結(jié)構(gòu)很容易滿足輻射EMI標準。
(4)升壓一降壓拓撲結(jié)構(gòu)的另一個優(yōu)點是容性隔離。MOSFET開關(guān)管的損壞將使輸入短路,但并不影響輸出。因此,當MOSFET開關(guān)管損壞時,LED可得到保護。
(5)兩個電感L,和L2可以接在一個磁芯上。當它們接在同一磁芯上時,電感上的紋波電流能夠從一端完全傳送到另一端(紋波抵消技術(shù)),使輸入紋波完全傳送到輸出端,從而使該拓撲結(jié)構(gòu)器非常容易滿足傳導EMI標準。
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