離線式LED驅動電路設計方案

市場現階段已經出現上千款LED驅動IC。其中我們遇到比較多的是單芯片線路結構(圖1a)。

根據IC的數據表可知，這類IC為工作于PWM方式的高效LED驅動控制電路，借助于外部電路，能適應從8V到450V 的寬輸入電壓范圍。通過外部的電阻(或電容)可設定固定頻率控制外部功率MOS管，以恒流的方式可靠地驅動LED串。LED的電流可以通過選擇恰當的限流電阻來設定。同時提供線性調光功能，支持低頻可變占空比的數字脈沖(PWM)調光功能。

根據應用場合和按照不同的標準，其驅動方案可以分為三種。

按照PWM調節方式，可以分成恒定頻率和恒定關斷時間兩類(圖1)。

在穩定狀態下加在電感兩端的電壓乘以導通時間等于關斷時刻電感電壓乘以關斷時間：Von*Ton=Voff*Toff，即(Vin-Vo)*Ton=Vo*Toff。

從電感的計算公式可以看出這兩者之間的差異性，圖1a中的電感計算式為L = (Vin–Vo) * Ton /ΔI ，圖1b中的電感計算式為L=Vo*Toff/ΔI。Io=Ip-ΔI /2。如圖2所示電流波形示意圖，電感確定后，圖2a中輸入電壓Vin變化導致紋波電流ΔI變化，以致輸出電流變化;圖2b中的紋波電流ΔI與輸入電源電壓無關。因此在電壓波動較大的寬電壓應用環境下，使用恒定關斷時間電路方式。

按照是否隔離，可以分成隔離和非隔離兩類。

隔離和非隔離驅動方式主要針對市電交流輸入而言。當采用圖3a的非隔離方式時，建議工作在電流連續模式;當采用圖3b的隔離方式時，建議變壓器工作在非連續方式(即每個周期結束時，變壓器無剩磁)，這樣可以保證每次開關周期，變壓器原邊傳送給副邊的能量相同(與電源電壓無關)。

圖3b隔離方式為反激式電路結構，當Q1導通時，原邊繞組電流增加，副邊繞組無電流，負載通過C2續流。當Q1關斷時，副邊繞組導通，變壓器存儲的能量通過副邊繞組釋放為負載。變壓器轉移功率P=1/2*Imax*Imax*L*Fosc。采用這種隔離方式時，必須注意副邊不在環路控制中，有可能出現大電流從而損害LED。使用時必須增加保護電路限流。

按照電源類別，可以分成交流和直流兩類。

當交流市電作輸入時，只需要將電源電壓整形濾波后接入直流應用電路。