基于DC／DC開關(guān)穩(wěn)壓器的大功率LED恒流驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)
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一般來說，運(yùn)算放大器的增益都能做到很大，這樣電路中就可以采用很小的采樣電阻，從而達(dá)到降低損耗、提高效率的目的。假設(shè)采樣電阻采用0．1 Ω，同樣為工作電流為350 mA的單顆1 W的白光LED供電時(shí)，在采樣電阻上的損耗為0．012 25 W。一般來說，通用的運(yùn)算放大器的工作電流和最大工作電壓分別在1 mA和30 V左右，加上運(yùn)算放大器及其附屬電路的損耗，增加的電路的總損耗大約0．05 W左右，忽略DC／DC變換器及其他損耗，效率最高可達(dá)
，效率明顯提高。將式(3)變換得出：
由式(4)可以看出，合理設(shè)置電阻Rf、R1和Rs的值，即可獲得所需的輸出電流值，并能獲得理想的效率。
3 設(shè)計(jì)實(shí)例
目前，在市面上可以找到很多價(jià)格低廉、性能優(yōu)良的可調(diào)輸出的DC／DC單片集成開關(guān)穩(wěn)壓器或者控制器，如LM2577-ADJ、LM2596-ADJ、LT1086-ADJ、TL494、MC34063等，LM2596-ADJ是LM2596中可調(diào)輸出電壓的電源管理單片集成電路，內(nèi)部集成固定頻率發(fā)生電路以及頻率補(bǔ)償電路，最大輸出電流可達(dá)3 A，具有功耗小(待機(jī)電流僅80μA)、效率高、過熱保護(hù)和限流保護(hù)功能、很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)、外圍電路簡單等特性。圖4所示是基于LM2596-ADJ的LED開關(guān)恒流穩(wěn)壓電源。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/176992.htm
該電路中，含有電壓控制環(huán)路和電流控制環(huán)路兩個(gè)環(huán)路。電壓控制環(huán)路由運(yùn)算放大器U2A、R1、R5組成，用于控制電源的最大輸出電壓，其輸出電壓Vout由式(5)表示。
式(5)中，Vref=1．23 V，VD=0．4 V。由式(5)可以看出，改變R1和R5的參數(shù)就能改變最大輸出電壓的值。在LED驅(qū)動(dòng)電路的實(shí)際應(yīng)用中，Vout應(yīng)高于實(shí)際的負(fù)載電壓，并且負(fù)載電壓Vload應(yīng)滿足式(6)，電源才能自動(dòng)工作于恒流模式。
電流控制環(huán)由運(yùn)算放大器U2B、R7、R3、C2、R6、R2、C5組成。電源的輸出電流Iout由式(7)表示。
由式(7)看出，改變R2、R6或者R7的值，即可改變輸出電流的值。當(dāng)輸出電流較大時(shí)，R7可以采用阻值更小的電阻，以降低功耗。
Q1、R4、C5、ZD1構(gòu)成運(yùn)算放大器的供電穩(wěn)壓電路，保證給運(yùn)算放大器的供電電壓不超過其最大允許工作電壓。
D6、D7組成電壓反饋環(huán)路和電流反饋回路自動(dòng)切換控制電路。當(dāng)電源工作在恒壓模式時(shí)，由于負(fù)載電流小，U2B的輸出電壓V2小于U2A的輸出電壓V1，此時(shí)D6導(dǎo)通，D7截止，U2B的輸出不影響U2A的輸出；當(dāng)負(fù)載電流增大到設(shè)定值時(shí)，U2B的輸出電壓V2大于U2A的輸出電壓V1，此時(shí)電源自動(dòng)切換到恒流模式，D7導(dǎo)通，D6截止，U2A的輸出不影響U2B的輸出。2個(gè)控制環(huán)路中，同時(shí)只有一個(gè)控制環(huán)路起主導(dǎo)控制作用。當(dāng)電壓控制環(huán)路起主導(dǎo)作用時(shí)，輸出電壓不隨負(fù)載電流的變化而變換，保持恒定值，相當(dāng)于恒壓源；當(dāng)電源輸出電流增大，達(dá)到設(shè)定值時(shí)，電源自動(dòng)轉(zhuǎn)入恒流模式，電流控制環(huán)路起主導(dǎo)作用，輸出電壓隨負(fù)載的變化而變換，輸出電流值保持恒定，相當(dāng)于恒流源。
表1和表2是基于IM2596-ADJ的LED開關(guān)恒流穩(wěn)壓電源的相關(guān)實(shí)測數(shù)據(jù)，表1中的理想效率是按照式(8)，且在開關(guān)頻率為150 kHz、開關(guān)時(shí)間Ts為0．3μs的條件下計(jì)算而得：
式(8)為最理想的開關(guān)損耗情況下，Buck調(diào)整器的效率計(jì)算公式，式中，Vdc為電源的輸入電壓。
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