用于高亮度LED控制的迟滞型转换器

调整输入电压进行直流调光

直流调光通常很少用于控制高亮度LED，这是由于LED色温变化的原因。白色LED是从蓝色LED激发的磷物质产生颜色，在这种情况下，颜色受LED电流的影响很小。对于建筑和氛围照明来说，颜色的再现可能不太重要，即使颜色随着亮度减少而稍微有些变化。在任何情况下，白色LED在调光时的颜色变化程度都远小于同样调光白炽灯时的颜色变化。

许多开关控制器并未提供很好的调光范围，通常从最大值的降幅为10:1。因为眼睛对于曲线的反应呈对数方式，因此电流的10:1调光变化无法产生令人满意的亮度降低效果，看起来只是达到最高亮度的一半。图7所示的电路方法充分利用了迟滞拓朴的简单性、内在稳定性和灵活性，可产生约50:1的直流调光范围。



图7：用于高效直流输入电压调光控制的电路。

在某些建筑应用中，透过降低输入电压进行调光极具优势。只需一个电阻串联一个LED的简单电路就能达到理想的效果，但如果用12V电压驱动5W LED，那么在最大亮度时电阻上的功耗约为10W。图7所示电路可以产生理想的效果，即随着两个输入端上电压的降低，电流将有效地降低，且同时仍能保持对电流的控制。

转换器以保持Vin和Isense端之间平均100mV的电压来控制电流。在该位置正常只有一个电阻。将ADJ接脚与P通道MOSFET连接就能使该电路工作。这个MOSFET有很小的讯号内电阻，将增加Vin和Isense端子之间的正常固定电阻。在低电压时，MOSFET的RDS(导通)主导有效电阻。在较高电压时，透过提高ADJ接脚电压即可提升整体电流，因而最大化动态范围。

不同MOSFET组件的RDS(导通)有约20%的差异。实际应用中的总检测电阻变化约为10%，这意味着用相同降幅的电压驱动的不同LED灯之间存在差异。LED在亮度与电流特性方面也有变化。RDS(导通)变化的影响程度取决于它占总检测电阻的比例。

在较低电流时工作频率会上升，因而导致效率下降，但这个问题不严重，因为LED功率很低。这种方式可以实现更平顺的调光控制，而且除了正常装配在LED灯上的两个标准接脚外，也没有其它要求。

对于检测电阻的两个值测量的结果如图8所示，电路见图7。



图8：图7电路中LED电流与输入电压的关系。

共阳极连接

对于降压LED控制器来说，最好使用高侧电流检测方式，此时LED位于电流检测电阻和电感之后。迟滞转换器的简单特性提供了共阳极的LED驱动方案。

这种共阳极电路见图9，它将LED的正极直接连到电源上。LED灯仍与检测电阻(Rsense)和电感串联在一起，因此仍可确保迟滞型转换器正常工作。共阳极的称呼通常指的是单个LED(或并联LED组)的配置，但这个概念可以扩展到串联LED或共享同一V+电压轨的多个LED链。



图9：共阳极拓朴。

这种配置主要在电路性能方面具有不少优势，而且在安装便利性和系统中组件数量方面也有明显优势。从性能角度看，这种电路在负载调整率方面比标准降压拓朴已有所改进。而且这种电路的开关频率较低，因而减少了开关的功率损耗，提高了效率。对于多LED串系统来说热管理也更简单了，因为所有正极都接在一个散热器上，具有相同的电位，如图10所示。最后，由于输入端的电压变化幅度变小了，共阳极配置还允许使用更小的输入电容器。



图10：使用共阳极拓朴的多通道LED控制。

共阳极拓朴结构简化了LED灯箱广告和灯墙应用的安装，驱动器通常在远程就与LED串分开来。在这种情况下，每一LED串的第一个正极被直接连至电源上，因此只需一根线就可以连接所有的LED串。不过，仍需使用另外一根线连接每一LED串的负极。

总之，共阳极拓朴不仅节省了走线，而且减少了组件数量。通常必须为LED灯并联一个电容器以便减少LED上的纹波电压，而在共阳极连接中就不必要再这样做，因为输入电容器已经解决了这个问题。值得注意的是，经过迟滞型转换器的供电电流会流至LED，但对效率的影响可以忽略。

迟滞型转换器采用共阳极连接的主要缺点是，LED输出电压必须低于迟滞转换器的最小输入电压。与标准降压型配置相较，这种配置减少了可被驱动的LED最大数量。

本文小结

迟滞型转换器适用于较宽的电压范围，并能驱动更多的LED负载。所采用的拓朴结构适用于PWM或直流调光，但必须考虑最大化电路性能限制。其固有的简单性和稳定性将为越来越多的LED照明应用带来更大的好处。