非隔离型反激LED驱动器

    中心论题：

　　反激型LED驱动器比较通用，该结构在输入电压要求的范围内能够保持LED电流恒定

　　简述利用专用电流控制PWM控制器IC设计反激型LED驱动器的原理步骤

　　设计中重要参数是LED的电流，为了延长LED的工作寿命，电流必须保持恒定

    因为led灯珠的额定电压电流是低压直流（1.8-4V之间、20毫安至700毫安不等），而我们除了一些特定的灯具以外，其他都是直接用交流市电输入来点亮灯具，所以必须要有一个驱动器来把高压交流的输入电流转换为led适用的低压直流电流。即使是12V或者24V蓄电池直接直流输入，电池也存在充满状态电压高和即将放电完毕状态电压低的问题，换言之也就是电压也会有波动，电压的波动会影响led灯珠的寿命，所以必须都要适用驱动器。

　　解决方案：

　　采用专用电流控制PWM控制器IC以减小LED电流变化

　　通过低频PWM脉冲调制LED电流，控制LED灯源亮度

　　概述

    反激型LED驱动器比较通用，因为该结构可以用于输入电压高于或低于所要求的输出电压。此外，当反激电路工作在非连续电感电流模式时，能够保持LED电流恒定，无需额外的控制回路。本应用笔记所描述的电路基于高度集成的MAX16802 PWM LED驱动器IC。

　　应用

　　* LED轨道照明

　　* 通用LED照明设备

　　特性

　　* 10.8V至24V输入电压范围

　　* 为单个3.3V LED供电，提供350mA （典型）电流（其它LED配置结构，请按照设计步骤进行设计）

　　* 29V （典型值）阳极对地的开路电压

　　* 262kHz开关频率

　　* 逐周期限流

　　* 通/断控制输入

　　* 允许使用低频PWM信号调节亮度

　　* 可以调整电路以适应多种形式的串联、并联LED配置

　　典型应用电路

　　注意：当+VLED和-VLED不与LED连接时，请勿给电路供电。

　　元件列表

　　电路拓扑

　　±1% resistor （0603）

　　±1% resistor （0603）

　　±5% resistor （0603）

　　±1% resistor （0603）

　　±1% resistor （0603）

　　±5% resistor （0603）

　　±1% resistor （0805）

　　3 0.1?F ±10%, 50V X7R ceramic capacitor （0603） TDK C1608X7R1H104

　　2 499k  ±1% resistor （0603）

　　2 1  ±1% resistor （0805）

　　* 开环，非隔离型反激LED驱动器十分通用，而且使用方便。它具有一系列优点，非常受欢迎。这些优点包括：

　　* 无需外部控制环路即可调节LED电流

　　* 非连续电感电流传输降低EMI辐射

　　* 较低的开关导通损耗

　　* 简单的电路设计流程

　　* LED电压可高于或低于输入电压

　　* 较宽的输入电压范围

　　* 可以方便地接入PWM亮度调节信号

　　的优点是简单，代价是存在以下缺点：

　　* LED电流受元件容限的影响，例如，电感和检流比较器传输延迟

　　* 非连续电感电流工作模式，使该拓扑结构更适合于低功耗应用

　　设计步骤

　　重要参数是LED的电流。高亮度LED的工作电流一般为几百mA。为了延长LED的工作寿命，电流必须保持恒定；电源从本质上说是一个电流驱动器。可以通过几种方案实现，一个简单而且低成本的解决方案是：采用专用的电流模式PWM控制器IC，例如MAX16802。该器件的优点是：

　　* 高集成度？所需的外围元件很少

　　* 高达262kHz开关频率

　　* 微小的8引脚μMAX封装

　　* 较小的检流门限，降低损耗

　　* 相当的振荡频率，有助于减小LED电流变化

　　* 片上电压反馈放大器，可用于限制输出开路电压

　　给定LED参数为：

　　Iled=350mA       Vled=3.3v      Vin min=18.8v     Vin max=24v

　　步骤1：计算输入电压下占空比的近似值：

　　其中Rb为整流器电阻，与应用电路中的R11相同，在本应用中设定为1。VD为整流二极管D1的正向压降。

　　将已知数值代入上式得到：

　　don=0.291

　　步骤2：计算峰值电感电流的近似值：

　　其中Kf为临界“误差系数”，这里设为1.1。

　　将已知值代入上式得到：

　　Ip=1.058A

　　步骤3：计算所需电感的近似值，并选择小于并接近于计算值的标准电感：

　　其中L为应用电路中的L1；f为开关频率，等于262kHz。

　　将已知值代入上式得到：

　　L=10.566μH

　　低于该值、接近的标准值为10μH。

　　步骤4：通过反激工作过程传递到输出端的功率：

　　输出电路的损耗功率等于：

　　根据能量守恒原理，上述两个式子应该相等，即可得到一个更的峰值电感电流：

　　其中L为实际选择的标准电感值。

　　将已知数值代入上式可得：

　　步骤5：计算检流电阻，由R9和R10并联而得；计算电压检测分压电阻（如果需要），由R6和R7组成。

　　MAX16802的限流门限为291mV。因此选择R9、R10、R6和R7，满足步骤4所计算的电感峰值电流。

　　这步完成后，即可得到应用电路中的各个元件值，该电路可提供12V、350mA输出。因为存在寄生效应，因此电阻值（R7）需要进行适当调整，以得到所期望的电流。

　　步骤6：R1和R2可选。它们用于调整+VLED至29V。这在输出端出现意外开路时非常有用。如果没有上述元件的分压，输出电压有可能上升，导致器件损坏。

　　元件C1和R5也为可选，用于稳定电压反馈环路。对于当前应用，可以不使用这些元件。

　　低频PWM亮度调节

　　控制LED灯源亮度的办法是通过一个低频PWM脉冲调制LED电流。使用这种方法，LED电流根据占空比的变化触发脉冲，同时保持电流幅度恒定。这样，器件发出的光波波长在整个调节范围内保持不变。

　　利用下面电路可实现PWM亮度调节。

　　特性曲线

　　印刷电路板