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（ V_CE≥VC_ES） 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：