技术文章 MS-2437
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降压调节器变身为智能LED驱 动器
作者：Jon Kraft，ADI公司应用工程经理 LED有望改变世界，几乎没有人怀疑这一点，但LED本 身的成本是导致其不能快速得到推广的一个主要因 素。不同LED灯具的成本构成也不尽相同，但可以有把 握地说，LED的成本占灯具总成本的大约25%到40%。 预计未来许多年，它在灯具总成本中都会占据相当大 的比例。
LED Luminaire Cost 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2010 % Cost Due to LED 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2020
降压调节器对输入电压进行斩波，让其通过LC滤波 器，从而提供稳定的输出。为此，降压调节器采用两个 有源元件和两个无源元件。有源元件包括从输入到电感 的开关(图3中标示为A)和从GND到电感的开关(或二极 管，图3中标示为B)。无源元件包括电感(L)和输出电容 (COUT)。它们形成LC滤波器，可以减小由有源元件产生 的纹波。其配置如图3所示。
Percent of 2010 Luminaire Cost
% of Total Cost Due to LED
图3. 基本降压方案 3
2012
2014
2016
1
2018
图1. LED灯具成本的细分
降低灯具总成本的一种方法是以最高可能的电流驱动 LED。如果妥善驱动，这种LED可提供更高的流明/成 本比。
如果开关在内部，则称之为“调节器”，否则称之为“控 制 器 ”。 如 果 两 个 开 关 均 为 功 率 晶 体 管 (MOSFETS或 BJT)，则称之为“同步”，否则称之为“异步”。这样就得 到好几类降压电路，每类电路都有其优点和不足。讨论 使用哪种类型以及所有的利弊将需要大量篇幅，但一般 而言，同步降压调节器常常能够实现最佳的效率、 BOM数量、成本和板面积。然而，用于驱动高电流 LED(最高4 A)的同步降压调节器很少，而且成本昂贵。 ，为什么不能对标准同步降压调节器进行改造，以 用来调节LED电流呢？我们将使用ADI公司最近发布的 两 个 通 用 同 步 降 压 调 节 器 作 为 例 子 ： ADP2441和 ADP2384。
图2. Cree XLamp XP-G LED的工作容量可能未被充分利用 2
为此需要高电流驱动器，但很多解决方案以低电流 (<500 mA)驱动LED，很少有高电流(700 mA至4.0 A)的选 择方案。另一方面，半导体世界充斥着4.0 A以下的DC-DC 方案，这就更加令人不 然而，问题是这些DC-DC 方案设计用于控制电压，而不是LED电流。本文探 讨将现成DC-DC降压调节器变身为超级智能LED驱动器 的一些简单技巧。
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ADP2441是一款高效率、36 V输入同步降压调节器，能 够产生最高1.2 A的输出电流。ADP2384是另一款高效率 同步降压调节器，输出电流最高可达4.0 A，输入电压可 达20 V。这两款器件的标准输出电压调节原理图如图4 所示。
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对于ADP2441和ADP2384，输出电压均经过电阻分压送 至FB引脚。它与内部600 mV基准电压比较，用来为开关 产生适当的占空比。在稳态下，此FB引脚调节到恰好 600 mV。因此，很容易将LED放在电阻分压器的位置(图 5)，并利用一个串联电阻(RSENSE)来设置电流。
图4. ADP2384和ADP2441调节输出电压的原理图
图5. 基本(但不高效)的LED驱动器
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在FB与GND之间使用一个精密电阻来设置LED电流： ILED = 600 mV/RSENSE。这样做很有效，但会产生大量功 耗：PDISS = 600 mV 。对于低LED电流，这不是大问题， 但在高LED电流下，对效率的影响会大幅增加灯具散发 的热量(600 mV 4 A = 2.4 W)。幸运的是，可以使用两个 技巧来降低大多数降压调节器的FB基准电压：使用 SS/TRK引脚或偏移RSENSE电压。 很多通用降压IC包括软启动(SS)或跟踪(TRK)引脚。SS 引脚主要用来在启动时提供受控电感电流，TRK引脚主 要用来使降压调节器跟随一个独立电压。这两个引脚常 常合并为一个SS/TRK引脚。大多数情况下，误差放大 器使用SS、TRK和FB基准电压中的最小值来改变调节 点。典型设置如图6所示。

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