非隔离式反激式LED驱动电路的设计

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)阳极对地的最大开路电压

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。

 

指定	数量。	描述
C1	1	1nF ±10%， 50V X7R 陶瓷电容器 （0603） TDK C1608X7R1H102K
C2	1	220pF ±10%， 50V X7R 陶瓷电容器 （0603） TDK C1608X7R1H221K
C3， C4， C7	3	0.1μF ±10%， 50V X7R 陶瓷电容器 （0603） TDK C1608X7R1H104
C5	1	10μF ±10%， 25V X7R 陶瓷电容器 （1206） TDK
C6	1	10μF ±10%， 16V X7R 陶瓷电容器 （1206） TDK C3216X7R1C475K
C6	1	10μF ±10%， 16V X7R 陶瓷电容器 （1206） TDK C3216X7R1C475K
D1	1	40V， 1A 肖特基二极管 （SMA） CMSH1-40M 中央半导体
L1	1	10μH 电感器线艺 DO3308P-103
第一季度	1	40V， 0.045W 场效应管 Vishay Si2328DS
R1、R3	2	499kΩ ±1% 电阻 （0603）
R2	1	22.1kΩ ±1% 电阻 （0603）
R4	1	73.2kΩ ±1% 电阻 （0603）
R5	1	100kΩ ±5% 电阻 （0603）
R6	1	150Ω ±1% 电阻 （0603）
R7	1	100Ω ±1% 电阻 （0603）
R8	1	10Ω ±5% 电阻 （0603）
R9、R10	2	1Ω ±1% 电阻 （0805）
R11	1	1Ω ±1% 电阻 （0805）
U1	1	PWM IC maxim： MAX16802AEUA （8 引脚 μMAX®)

 

电路拓扑

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

最大的优点是简单，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

最重要参数是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

相当精确的振荡频率，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：

步骤1：计算最小输入电压下最佳占空比的近似值：

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1Ω。 VD为整流二极管D1的正向压降。

将已知数值代入上式得到

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：

步骤3：计算所需电感的近似值，并选择小于并最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：

低于该值、最接近的标准值为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，即可得到一个更精确的峰值电感电流：

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灯源亮度的最好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

审核编辑：郭婷