一种新颖的BUCK型LED驱动电路
于环境温度以及通过等效串联阻抗的纹波电流导致的温升。温度过高致使电解电容电解质逐渐耗尽,使得其性能下降。
本文提出一种有源纹波补偿BUCK 型LED 驱动电路。该电路无需使用大容量电解电容,所需要的小容量电容可以采用能量密度较小的新型长寿命电容,利用有源补偿技术抑制输出纹波电流。由于取消电解电容的使用,可以使电路寿命增长,稳定性提高,便于集成,电路易小型化。
一、有源纹波补偿BUCK 电路
电路如图1 所示。电路结构以BUCK电路为主,取消电解电容滤波,用辅助线性电路对电感纹波电流进行补偿。图中由开关管V、电感L、LED 灯组、续流二极管VD 组成主电路;晶体管VT 为辅助补偿电路。
图1 有源纹波补偿BUCK 电路拓扑图
设主电路电感电流iL和晶体管VT 的集电极电流iC分别为:
式中,IL和IC分别是电感电流和的集电极电流的直流分量; ir和ic分别为它们的交流分量( 纹波电流) 。
当ic = - ir时,输出电流为:
通过LED 的电流iO为恒定直流,如图2 所示,实现了对电感纹波电流的全补偿。
式中,Ip和IPP分别是电感电流的上峰值和电感纹波电流的峰峰值。
图2 电感电流补偿示意图
LED 灯组为n 个大功率LED 串联连接,UO =nUF为LED 灯组压降; UF为单个LED 的导通压降。
晶体管VT 的损耗为:
在保证晶体管VT 的集射电压大于其饱和压降( VCE≥VCES) 的条件下,调整占空比D ( 如D 取值范围为85% ~ 95%) ,可使集射电压足够小。同时,控制集电极瞬时电流iC的最小值近似为零,则IC最小。因此,晶体管VT 的损耗为最小,可提高驱动电源的效率。
二、纹波补偿的实现
1. 纹波电流检测
根据电感元件的电压与电流关系:
可以通过观测电感两端的电压来检测纹波电流,如图3 所示。图3 中检测电路由运算放大器A1、电阻R 及电容C 组成差分积分电路。假设各元器件均为理想元器件则:
即:
图3 纹波电流检测补偿原理图
uo1( t) 是与电感纹波电流成正比的函数,比例系数为:
A1采用单电源供电,uo1≥0,在纹波电流为正峰值时uo1 = 0 有:
式中:
所以:
2. 纹波补偿实现
由于电源电压Ud可能因外界因素波动,所以由A2组成减法电路消除因Ud变化引起的iC变化,根据电路可知:
- 电源设计小贴士 1:为您的电源选择正确的工作频率(12-25)
- 用于电压或电流调节的新调节器架构(07-19)
- 超低静态电流电源管理IC延长便携应用工作时间(04-14)
- 电源设计小贴士 2:驾驭噪声电源(01-01)
- 负载点降压稳压器及其稳定性检查方法(07-19)
- 电源设计小贴士 3:阻尼输入滤波器(第一部分)(01-16)