LM3444/LM3445 非隔離式LED照明應(yīng)用改進(jìn)型線性穩(wěn)壓

4 基于傳統(tǒng)解決方案的線性穩(wěn)壓與批量生產(chǎn)電流容限設(shè)計(jì)舉例證明

為了驗(yàn)證上面推導(dǎo)計(jì)算結(jié)果的有效性，我們按照表1所列參數(shù)制作一個(gè)樣機(jī)。

利用第2章的公式(5)，得到圖2所示頻率曲線圖：

利用第2章的公式(7)和(8)，得到電感器的最大電流和平均電流(參見(jiàn)圖3)：

圖4和圖5顯示了小于90Vac和140Vac的仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

測(cè)量和仿真得電流波形(參見(jiàn)圖4和圖5)幾乎完全一樣;輸出紋波表明存在一些小的差異，原因是LED仿真模型和實(shí)際測(cè)試LED負(fù)載之間有差異。

從圖6和圖7所示結(jié)果來(lái)看，計(jì)算結(jié)果好像密切匹配仿真結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果。這個(gè)結(jié)果為后面的容限分析提供了有力的理論支撐。

利用第2章的公式9，計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)輸出電流;得到批量生產(chǎn)期間考慮到參數(shù)容限情況下的最大和最小輸出電流：

利用3.2小節(jié)的公式(23)，得到批量生產(chǎn)期間考慮到參數(shù)容限情況下的極端LED電流變化。

圖9 90Vac到140Vac以下無(wú)改進(jìn)解決方案組件容限對(duì)LED輸出電流變化的影響情況

利用3.2小節(jié)的公式(24)，得到批量生產(chǎn)期間的總LED電流容限(參見(jiàn)圖10)：

圖10 批量生產(chǎn)時(shí)90Vac到140Vac以下無(wú)改進(jìn)解決方案的總LED電流容限

從公式(24)，我們可以看到，90Vac到140Vac以上的正常LED電流變化為17mA，線性穩(wěn)壓為± 3.3%，這對(duì)單個(gè)組件而言是可以接受的。但是，實(shí)際工程的主要問(wèn)題是總調(diào)節(jié)可行性，也即考慮組件容限情況下的總LED電流容限。由圖8，我們知道，受組件容限影響的輸出電流變化約為32mA。因此，批量生產(chǎn)時(shí)的總LED電流容限為± 8%以上，如圖10所示。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，這同樣很難實(shí)現(xiàn)。從上述分析我們可以知道，線性穩(wěn)壓是改善輸入范圍總?cè)菹薜年P(guān)鍵。

5 改進(jìn)型非隔離式LM3444/LM3445解決方案工作原理

為了改善線性穩(wěn)壓，我們建議使用圖11所示線壓補(bǔ)償。

圖11 改進(jìn)型線壓補(bǔ)償電路

為了降低圖11所示電路的閂鎖電流容限，可使用更高精度的電阻器R21、R23和R1_comp。為了減少D11、Q3和Q4的正向電壓影響，我們建議C7電壓稍高一些(例如：20Vdc)。為了知道不同溫度下的電流容限，規(guī)定V_C7為20V，Q4的V_c為20V，而R_comp為300K，然后進(jìn)行SPICE溫度掃描仿真。結(jié)果如圖12所示。

圖12 0°C、25 °C、50 °C和85 °C以下溫度掃描仿真結(jié)果

由該結(jié)果，我們知道溫度容限為±3%，因此可以進(jìn)入實(shí)際設(shè)計(jì)。

在安裝補(bǔ)償電路(參見(jiàn)圖11)以后，經(jīng)過(guò)改善的toff的充電電流為：

為了減少Q(mào)3和Q4的Vbe的影響(如圖11所示)，我們建議，公式(27)的系數(shù)k盡可能地大，這樣我們便可在設(shè)計(jì)中忽略Vbe。

最大電流和平均電感電流公式與第2章中的公式(7)和公式(8)一樣。最終LED電流公式如下：

如果不考慮其他組件容限，則輸出LED電流的標(biāo)準(zhǔn)化公式可以寫(xiě)為：

在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中，我們可以做如下規(guī)定：0.95Char、0.99Rs、0.99Rup、1.08L和0.99 kfeed，以便得到最大LED輸出電流。該計(jì)算公式如下：