采用可调光LED芯片对无电解电容LED驱动电路的设计

2.2.1BUCK变换器及其优势

Buck变换器又称为降压变换器、串联开关稳压器、三端开关型降压稳压器，是一种输出电压等于或小于输入电压的单管非隔离DC/DC变换器。

工作中的输入电流is，在开关闭合时，is>0;在开关打开时，is=0，故is是脉动的，但输出电流io在电感、二极管、电容的作用下却是连续的、平稳的。特别适合为LED提供工作电流。

FRD1的选择标准：额定电流大于2倍的输出电流，额定电压大于输入电压，其反向恢复时间也要在100ns以内，考虑裕量，FRD1的参数为：15A，600V，trr=50ns。用类似的方法选择T1和Cout，那么其参数分别为：T1：680μH;Cout：1μF，50V。

2.2.2稳压二极管DD1

在低输入电压的某范围内，若没有像DD1的这种反向装置，那么在开关关断的瞬间将会有反向电流流过IPD，而IPD是不允许有这种电流的，因为这种反向电流将会导致IPD的损坏。

DD1所受到的各应力：IDD>2·Io=2×0.35=0.7A，UDD>Uo，反向恢复时间trr100ns。考虑裕量，其选择的参数为：3A/60V/75ns。2.2.3保护电路

MIP553内置过压、过流、过热、LED短路的保护电路，但并无LED开路时保护电路的设计。LED开路时的保护电路的思想主要有稳压二极管保护、三极管保护、偏压线圈保护等，考虑到成本和结构，文中选择具有稳压二极管的保护电路。其电路图如图3所示。当LED开路时，输出电压上升，若输出电路有稳压二极管的保护电路，那么稳压二极管将LED的电压嵌位在二极管的压降之下，这样就能防止输出电容的毁坏。

2.3控制电路的设计

控制电路由MIP553及其外围电路组成，如图4所示。

MIP553芯片实现宽电压85～277V/AC输入，内置MOS，结构简单、稳定，可不需要电解电容，支持隔离或非隔离方案，单电源输出功率6～30W，恒定电流输出1A。电源具有过压、过流、过热保护功能，安全稳定性高，体积小，发热量低，电源效率≥80%，功率因数≥95%，THD20%。

MIP553的漏极电流由引脚CL和EX控制，因此连接这两个引脚的电阻RCL、REX的设置将直接影响漏极电流的大小。最大漏极电流可由REX来确定，考虑到这个最大漏极电流要流经LED，因此设置参考值时应该注意。

REX=(VDD(ON)-VEXH)/IEX=(6.5-2.8)/103=36kΩ(3)

其中，假设输入电压100V，输出电压28V，电流：400mA，最大漏极电流设为1.0A。

CVDD、CEX、CCL的作用是稳定MIP553的运行、抑制外部噪声。因此，其值要选择得当。CVDD，稳定VDD的电压、抑制LED的闪烁，特性不受温度影响、不产生额外的噪声，参考标准值为1～10μF之间;CEX，抑制外部噪声进入EX引脚，其参考标准值在470～1000pF之间;CCL，抑制外部噪声进入CL引脚，如果其值太大的话，那么pF值将会受到严重的影响，因此其值应小于1000pF。2.4仿真结果

利用Multisim对电路进行仿真，得到的结果如图5所示。

从图5中可以看出，输出电压稳定在27V，电流稳定在0-35A，符合设计要求。

3LED电源的挑战

LED作为新型的电光源，在制作大型发光立体字和发光标识中有着明显的优势，其控制电压低，成本低，可靠性高。虽然LED产品在国内外市场有着愈演愈烈的发展趋势，但是LED照明毕竟是新兴的产业，目前还没有广泛的普及，因此LED驱动电源不可避免的在各方面存在着挑战：首先，由于LED的正向电压会随着电流和温度而变化，其“色点”也会随着电流和温度而漂移，为了保证LED的正常工作，就要求其驱动器无论在输入条件和正向电压如何变化的情况下都要限制电流。其次，如果需要LED调光，通常采用的是脉宽调制调光技术，典型的PWM频率是1～3kHz。最后，LED驱动电路的功率处理能力必须充足，且功能强固，可以承受多种故障条件，易于实现。