LED的高效驱动

当输出电压总是比输入电压大时，最好采用升压转换电路，如图6所示。该电路的U1有一个带有控制电子器件的高度集成的电源开关。当开关闭合时，电流流过电感器到接地。当开关断开时，U1的引脚 1 电压会升高，直到D1导通。然后电感器放电，电流进入输出电容器(C3)和LED串。在绝大多数应用中，C3通常用于平滑LED电流。如果没有C3，则 LED电流将是断断续续的。也就是说，它会在零和电感电流之间切换，这会导致 LED 热量增加(从而缩短使用寿命)，亮度减少。在前面的例子中，LED 的电流是通过一个电阻感测的，并且占空比会发生相应的变化。请注意，本拓扑存在一个严重的问题，即它没有短路保护电路。若输出短路，则会有较大的电流通过电感器和二极管，从而导致电路失效，或者输入电压崩溃。

许多时候输入电压范围变化很大，可以高于或低于输出电压，此时降压拓扑和升压拓扑结构就不起作用了。并且，可能在升压应用中需要短路保护。在这些情况下，就需要使用降压/升压拓扑结构(见图7)。当电源开关闭合、电感器有电流通过时，该电路就相当于升压电路;当电源开关断开时，电感器开始放电，电流进入输出电容和 LED。不过，输出电压不是正的，而是负的。此外，请注意本拓扑中不存在升压转换电路中出现的短路问题，因为其通过使电源开关Q1开路，提供了短路保护功能。该电路的另一个特性是，虽然它是一个负的输出，但并不需要对传感电路的电平进行切换。在本设计中，控制芯片接地到负的输出，并且可直接测量电流感测电阻R100上的电压。尽管本例中仅显示了一个LED，但是通过串联可以连接许多LED。电压的上限是控制芯片的最大额定电压;输入电压加上输出电压的和不能超过该限值。

关闭控制环路

关闭 LED 电源上的电流环路比关闭传统电源上的电压环路简单。环路的复杂性取决于输出滤波器的配置。图8显示了三种可能的配置：只有一个简单电感器的滤波器(A);一个典型的电源滤波器(B);以及一个修正后的滤波器(C)。

调光

通常需要对 LED 进行调光。例如，需要调节显示器或建筑照明的亮度。实现上述目标有两种方法：降低 LED 的电流，或快速对 LED 进行开关操作。更有效率的方法是降低电流，因为光输出并不完全与电流呈线性关系，并且，LED 的色谱在电流小于额定值时会发生变化。人们对亮度的感知是指数型的，因此，调光可能需要对电流进行很大更改，这会对电路设计造成很大的影响。考虑到电路的容差，满电流值工作时，3%的调节误差可以造成10%负载时的30%或更高的误差。通过电流波形的脉宽调制 (PWM) 进行调光更为准确，尽管这种方法存在响应速度问题。在照明和显示器应用上，PWM频率高于 100Hz，以使肉眼感觉不到闪烁。10% 的脉冲宽度在ms量级内，并要求电源的带宽大于 10kHz，此项工作可以通过图8(A 与 C)中简单的环路完成。图9为带 PWM 调光功能的降压功率级电路。在本例中，LED 轻松地闭合/断开电路。通过这种方式，控制环路总是处于激活状态，并实现了极快的瞬态响应。

结语

虽然 LED 的应用日益流行，但还有许多电源管理问题亟待解决。在需要高度可靠性和安全性的车载市场上，LED 器件得到了广泛的应用。车载电气系统对电源质量要求很高，因此，必须设计保护电路，以避免在电压超过 60V 时出现"抛负载"现象。建筑 LED 的电源设计问题也很多，需要进行功率因数矫正，以及对电流和亮度的控制。另外，LED 正被集成于投影和电视等产品中，此类产品要求快速的响应、良好的电流控制，以及完美的开关控制，这些都给设计人员提出了新的挑战。