完整的LED调光电路设计过程

设计

以上根据LM3445评鉴基板电路与电路定数，探讨电路动作特性，接着介绍LM3445周边电路的设计技巧。LM3445的主要功能分别如下:

(1)以位相控制的双向交流触发三极体为前提，将双向交流触发三极体的通电角度转换成流入LED的指令值，支持位相角度450～1350范围，电流指令值最大750mV～0V

(2)以降压转换器OFF时间一定方式为前提，优先稳定动作，利用LED的电压几乎是一定的特征。

(3)降压转换器ON时脉冲宽度必需是最小值的限制，要求200ns以上，因此转换器的输入电压有上限的限制。

(4)降压转换器的最低输入电压，要求双向交流触发三极体位相角度1350时，交流输入电压值必需大于LED的电压。利用降压转换器使LED的电流维持一定，LED的电压VLED与转换器的输入电压Vbuck比D在转换器没有损失时，它与切换组件Tr2的ON时间，以及控制周期T的比完全相同，有损失时D与效率η呈反比率变大，此时使用下式表示：

评鉴基板的设计条件如下：

B电压：AC90V~135V

B电流：350mA

BLED数量：串联7~8个

评鉴电路选择LED电流350mA种类，评鉴基板根据定数以250kHz附近动作，使用评鉴电路的条件进行。LED的条件如下：

BVF = 2.79~3.42~3.99V

BILED = IF = 350mA(最大)，500mA(脉冲)

B输入电压：AC80～120V(AC100V±20%)

B动作频率：额定输入电压时250kHz

假设降压转换器输入电压为额定电压峰值，降压转换器的效率η，根据技术资料为85%，依此试算LED串联8、7、6、5、4，此时VLED分别是27.36、23.94、20.52、17.1、13.68，根据上式(1)：

计算结果如下：

Btoff = 3.09μs@8个LED串联

Btoff = 3.20μs@7个LED串联

Btoff = 3.32μs@6个LED串联

Btoff = 3.43μs@5个LED串联

Btoff = 3.54μs@4个LED串联

最后决定采用toff =3.09μs。C11到达LM3445 COFF 峰值1.276V的时间，取决于C11的容量与一定充电的电流ICOLL，ICOLL(一般数十μA)的选择由C11决定，C11以下式表示：

假设C11=120pF，如此一来：

评鉴基板的R4=576kΩ，相当于toff=3.2μs，它是流入LED的额定电流时off的时间，电流指令很小时LED的电压降低，off的时间变长。波动电流Δi是决定电感L2电感值的要因，增加电感值波动电流降低，LED的电流连续范围变大，L2的容量变大、单价上升。由于动作频率很高，不易察觉该频率的闪烁，因此选择低电感值，Δi=50%。

Δi=350×0.5=175mA

接着计算L2的电感值：

评鉴基板的L2为470μH，因此L2的波动电流 Δi变大，此处观察评鉴基板L2=470μH时，LED的串联数量与波动电流的变化。波动电流Δi以下式表示：

根据上述可以获得表1的LED串联数量与波动电流Δi关系，由表1可知LED串联数量减少，L2的电流波动随着降低，上记评鉴基板toff=3.20μs，计算上Δi=186mA，波动电流为53%。

图中的C12可以抑制流入LED的波动电流，上记评鉴基板使用1μF，吸收250kHz时的锯齿状波动电流，以评鉴基板为范例，250kHz时Δi=186mA的波动电流，该交流成份换算成实效值变成：

假设电流全部流入电容器C11，此时C11的电压变成：

由此可知流入LED的波动电流受到抑制。降压转换器的输入最低电压Vbuck(min)以下式计算：

考虑整流架桥与埋谷电路的二极管电压降低(大约3V)，变成：

40V-3V=37V

超过VLED=27.36V，因此转换器能够动作。此外在此范围的电流指令值几乎是0，由于Tr2电流不检测时间的最小脉冲宽度为125ns，因此Tr2可以动作。

转换器的最大电压Vbuck(max)：

要求合适的二极管、FET等半导体的电压规格。降压转换器动作上Tr2的ON时间超过200ns，确定可以稳定动作。以下是8个LED串联时的计算结果：

C7与C9放电时放电量很大的场合，输入电压很小却提供最大电流，此时电容器只进行放电，一直到下次放电为止的期间，如果电压降至电流无法流入LED的值，就不能确保LED的光束量，为避免上记问题，设计上C7与C9的电压值选择超越LED的电压。电压Vbuck最小值如图8所示假设：

ΔV=20V

最小点变成：

54-20=34>27.36V

因此C7与C9在20V放电也可以。

Iled：评鉴基板的最大值

Δt=3.33ms(相当于50Hz电源60°)

由于C7与C9都是33μF，因此C=66μF非常充分。此外评鉴基板还设置：

B消除波动滤波器(L3、C1、L4、C15)

B一般模式滤波器(L1)

B累增二极管(Avalanche Diode)(D12)

B热敏电阻(Thermistor)(RT1)

B保险丝(F1)

有关消除波动滤波器，由于Tr2的OFF时间与ON时间大幅改变，设计消除波动滤波器时，必需考虑以动作频率最低值抑制波动电流。有关一般模式滤波器，要求可以检查开启电源时，流入电解电容