基于DC/DC穩壓器的大功率LED恒流驅動設計

    若為工作電流為700 mA 的單顆3 W 的白光LED 供電時，采樣電阻上的損耗則更大。為了降低功耗，提高效率，應該盡量選用小阻值采樣電阻，但采用小阻值的采樣電阻后，圖2 中的反饋電壓Vref變小，輸出電流不能達到理想值，為了滿足需求，提高電路對輸出電流變化進行控制的靈敏度，提高恒流精度，需要增加放大電路對采樣信號放大，如圖3 所示。

圖3 改進的DC/DC 開關恒流源原理框圖

    當電路進入恒流工作狀態時，輸出電流Iout滿足式（3）：

    一般來說，運算放大器的增益都能做到很大，這樣電路中就可以采用很小的采樣電阻，從而達到降低損耗、提高效率的目的。假設采樣電阻采用0.1 Ω， 同樣為工作電流為350 mA 的單顆1 W 的白光LED 供電時，在采樣電阻上的損耗為0.012 25 W.一般來說，通用的運算放大器的工作電流和最大工作電壓分別在1 mA 和30 V 左右，加上運算放大器及其附屬電路的損耗，增加的電路的總損耗大約0.05 W 左右，忽略DC/DC 變換器及其他損耗，效率最高可達

    效率明顯提高。

    將式（3）變換得出：

    由式（4）可以看出，合理設置電阻Rf、R1和Rs的值，即可獲得所需的輸出電流值，并能獲得理想的效率。

    3 設計實例

    目前，在市面上可以找到很多價格低廉、性能優良的可調輸出的DC/DC 單片集成開關穩壓器或者控制器， 如LM2577 -ADJ、LM2596 -ADJ、LT1086 -ADJ、TL494、MC34063等，LM2596-ADJ 是LM2596 中可調輸出電壓的電源管理單片集成電路， 內部集成固定頻率發生電路以及頻率補償電路，最大輸出電流可達3 A,具有功耗�。ù龣C電流僅80 μA）、效率高、過熱保護和限流保護功能、很好的線性和負載調節、外圍電路簡單等特性。圖4 所示是基于LM2596-ADJ 的LED開關恒流穩壓電源。

圖4 基于LM2596-ADJ 的LED 開關恒流穩壓電源

    該電路中， 含有電壓控制環路和電流控制環路兩個環路。電壓控制環路由運算放大器U2A、R1、R5組成，用于控制電源的最大輸出電壓，其輸出電壓Vout由式（5）表示。

    式（5）中， Vref=1.23 V,VD=0.4 V.由式（5）可以看出，改變R1和R5的參數就能改變最大輸出電壓的值。在LED 驅動電路的實際應用中，Vout應高于實際的負載電壓，并且負載電壓VLoad應滿足式（6） ,電源才能自動工作于恒流模式。

    電流控制環由運算放大器U2B、R7、R3、C2、R6、R2、C5組成。電源的輸出電流Iout由式（7）表示。

    由式（7）看出，改變R2、R6或者R7的值，即可改變輸出電流的值。當輸出電流較大時，R7可以采用阻值更小的電阻，以降低功耗。