DIY之基于電感升壓變換器的LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

基本電路拓?fù)渑c工作原理

基于電感升壓開關(guān)型變換器的LED驅(qū)動(dòng)電路廣泛應(yīng)用于電池供電的消費(fèi)類便攜電子設(shè)備的背光照明中。電感升壓變換器基本電路拓?fù)渲饕缮龎弘姼衅?L1 )、功率開關(guān)MOSFET( VT1)、控制電路、升壓二極管(VD1 )和輸出電容器(C0)組成，如圖1(a )所示。

圖1 電感升壓變換器基本電路及工作原理

在便攜式設(shè)各中所使用的DC/DC升壓變換器，其控制器和功率MOSFET (VT1)一般都是集成在同一芯片上，有的還將升壓二極管(VD1 )也集成在一起，從而使外部元器件數(shù)量最少。

當(dāng)控制器驅(qū)動(dòng)VT1 導(dǎo)通時(shí)，VD1截止，L1中的電流不能突變，只能從零開始緩慢線性增加，并且電源在L1中儲(chǔ)存能量夕咆流通過L1和VT1 返回到電源負(fù)端。在此過程中，輸出電容C。給負(fù)載(Z)供電，如圖(b)所示。

當(dāng)控制器使VT1截止時(shí)， L1上的感應(yīng)電動(dòng)勢(左負(fù)右正)使VD1正向偏置而導(dǎo)通， L1釋放所儲(chǔ)存的能量，電流逐漸減小。在此過程中，電感器L1中的儲(chǔ)能與順極性的輸入電壓共同給負(fù)載供電，同時(shí)對(duì)C1進(jìn)行充電，如圖1(c)所示。

在電感升壓開關(guān)型變換器中，輸出電壓Vo與輸入電VIN之間的關(guān)系為：

式中：D為開關(guān)占空比。

從式(1)可知，由于D 《1，(1 -D)《1，故Vo》VIN。占空比D越大，Vo也就越高。Vo與VIN之比被稱為變換器的升壓比。

主要優(yōu)點(diǎn)及不足

基于電感升壓變換器的 LED 驅(qū)動(dòng)電路大多被用于驅(qū)動(dòng)若干個(gè)相串聯(lián)的LED(有的也可以驅(qū)動(dòng)先串后并的LED陣列)，其主要優(yōu)點(diǎn)如下：

一是效率高，一般達(dá)80%～85%，比電容升壓變換器約高20%。

二是在驅(qū)動(dòng)串聯(lián)配置的LED串時(shí)，由于通過各個(gè)LED 的電流相等，從而可保證LED的亮度一致。

三是電感升壓開關(guān)穩(wěn)壓器通常被設(shè)置為一個(gè)恒流源，在較寬的電池電壓范圍內(nèi)能保持LED亮度不變。

但是多電感升壓變換器也存在一些不是，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

一是尺寸太，價(jià)格較高。

二是在驅(qū)動(dòng)串聯(lián)配置的 LED串時(shí)，LED 的數(shù)量受到限制，通常其約40V的最高輸出電壓最多能夠支持10～13個(gè)白光LED，不僅使PCB銅導(dǎo)線上的電流密度成為一個(gè)問題，而且只要有一個(gè)LED出現(xiàn)開路，其他所有的LED將會(huì)熄滅。

三是EMI比較嚴(yán)重。