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高效率DC/DC恒流电源LED驱动创新设计方案 摘要：半桥LLC 谐振变流器作为中功率开关电源的最佳拓扑选择，通常应用在恒压输出场合中。
针对用于LED驱动的高效率恒流电源的DC/DC 部分，这里提出一种适用于宽范围输出的新设计方法，并给出设计流程，分析了对设计参数的影响和高效率优化。
同时根据所述设计原则构建了一台140 W 的半桥LLC 变流器样机，经过参数优化，其在整个输出电压范围内的效率均在95.5%以上。
实验结果验证了半桥LLC 可作为LED 驱动的很好的拓扑选择，其在全负载范围内均可达到很高效率。
1 引言 半导体照明作为21 世纪的新型光源，具有节能、环保、寿命长、易维护等优点。
用大功率高亮度发光二极管（LED）取代白炽灯、荧光灯等传统照明光源已是大势所趋。
由于LED 自身特性，必须采用恒流源为其供电。
因此，高效率恒流驱动电源的设计成为LED 应用中一个重要研究对象。
LLC半桥谐振变换器以其高效率、高功率密度等优点成为现今倍受青睐的热门拓扑，但一般用于恒压输出场合，传统LLC 被认为不适合应用于宽范围恒流输出。
此处提出一种半桥LLC 新的设计方法，使其在宽范围恒流输出场合依然保持高效率。
因此，LLC 可作为LED 驱动的很好的拓扑选择。
2 恒流LLC 谐振变流器的设计方法 2.1 半桥LLC 变换电路概述 半桥LLC 谐振变流器电路原理如图1 所示。
两个占空比为0.5 互补驱动的开关管VS1，VS2 构成半桥结构，谐振电感Lr、谐振电容Cr 和变压器的励磁电感Lm 构成LLC 谐振网络，变压器次级由整流二极管VD1~VD4 构成全桥整流电路。
图1 半桥LLC 谐振变流器电路拓扑 半桥LLC 变流器有两个谐振频率。
当变压器初级电压被输出电压箝位时，Lm 不参加谐振，Lr和Cr 产生的串联谐振频率为f1;当变压器不向次级传递能量时，Lm 电压不被箝位，Lm，Lr，Cr 共同参与谐振，构成谐振频率f2 为： 2.2 直流增益曲线及工作区间 采用基波近似方法，可推导出LLC 谐振变流器的直流电压增益表达式为： 式中：m=Lm/Lr;fn =fs/f1，fs 为开关频率；Ro 为等效输出电阻。
DC/DC 稳压器大功率LED 恒流驱动设计
摘要：针对当前市面上DC/DC LED（发光二极管）专用恒流控制芯片价格高、不易购买的情况，阐述了基于市面常用DC/DC 稳压器的高效率恒流稳压电源的通用设计方法，并给出了基于LM2596-ADJ 开关稳压器的设计实例。
与传统的恒压电源相比，电路增加了阻值很小的采样电阻以及由通用运算放大器组成的电压反馈回路和电流采样、放大反馈回路，同时增加了电压、电流反馈回路自动切换电路，使电路能根据负载大小在恒压和恒流模式之间自动切换。
实验数据表明，基于该方法设计的LED 恒流稳压电源恒流精度高，误差小于1%，效率超过87%，且电路工作稳定，元件取材广泛，价格低廉。
当前全球能源紧缺日益加剧，制约着经济的发展，节能成为人类面临的重要课题。
在照明领域，被称为第4 代照明光源或绿色光源的LED 照明产品以节能、环保、寿命长、体积小、坚固耐用等特点吸引着世人的目光。
由于LED 的伏安特性呈现非线性且伏安特性具有负温度系数的特点，以及生产工艺和生产水平的差异，不同生产厂家生产的同样功率等级的大功率LED 伏安特性存在差异，即使是同一厂家生产的同一批次的LED，个体间的正向压降也存在一定差异等原因，为了减少LED 的光衰，延长LED 的使用寿命，LED 的驱动电源采用低压直流恒流电源。
目前，安森。
用常见的DC/DC芯片做LED恒流驱动电路近一个月看了很多的广告式的LED驱动的IC介绍,感到毫无新意,即没有把IC做成真正的LED专用驱动,也没有特别的优势.其实每款DC/DC的IC(无论升压或降压)都能接成恒流的LED的驱动,现在分别以KZW3688和CE9908为例介绍一下接法及特点.1、KZW3688降压IC,其接法如下:原理非常简单,大家一看便知这里不再赘述;其中R1的值的算法是3.3V/所需电流.上图中接的是2-5只,也可以多路并联使用,并且这里有个问题问大家:C2是否需要呢?看一下下图中的接法:去掉了C2,并联了一路甚至几路LED串,感到效果如何?有兴趣回答吗?适合这种接法的电路太多了,除3688外,还有PT1102、1101、lm2596、GA8512、1016、1014、313、1011等任何的降压IC都能接成这样的电路,这种电路的转换效率高达95%以上,但实际使用时效率却是在36%-88%之间,还没有某些针对性的线性的效率高,想一想这是为什么?同时指出:很多恒流电路,把LED驱动电路的效率写成是IC转换的效率,这是不对的,是误导,希望广大工程师注意这些资料里的参数.2、升压IC,以CE9908为例,接法如下:原理大家想一想,接法也可以先串联接成串、再把串并起来形成N个支路,在这里我有意先不谈功率因数,只谈效率,这个效率也是在36-88%之间,大家现在明白了吧?在我们心中奉为“高效率”的IC其实际的作用在LED上的效率,一定要实际测量才是.这两个图只是仅仅说明原理,在使用中应灵活运用,相信大家会掌握更多的技巧,例如用外接MOS管方式直接用低压降压的IC接成220V直接输入的AC/DC方式(类似于9910)、用更低的取样电压(FB端)来提高整个电路的效率、用并联谐振方式结合IC特点、针对性的设计出高效优质的LED驱动电路(这才是最后要走的路呢)等,哈哈祝大家快速成为高手.我按板子画了一个图整个电路非常简单,其中,黄色的部分是可去掉的部分,去掉后电路板上从红X点割断了,另附说明可以把R0直接接在目前的点,这时电路正常工作,只是这时没有了过放保护功能;电池是标明用的两节镍氢电池,LED用的是#5普通白灯三只(散光),原板寄来时是带着黄色部分的,我去掉黄色部分,直接把光敏电阻R0接到如图上的红X点,同样可以正常工作,这时电源电压下降到1.5V时(不带过放保护),电路截止.在正常工作时,输入电流大约在24-26mA之间(随电压不同而改变),我用两节“品胜牌”800mAh镍氢电池,充饱后试验,工作了28小时,电压下降到2.0V,保护电路动作.唯一的缺点是功率小,光线亮度不够强,每只灯的电流不足8mA,但电路的转换效率很高,而且LED在10mA以下时,发光效率也是最高的(LED的发光效率随工作电流的增大而降低,呈非线性变化),所以他用了三只装DEMO,总的光强比用一只高(用一只的电流强度是用三只时的三倍,理论上总电流基本相等).虽然功率小,但也正适合装饰用的太阳能草坪灯的要求(发光不用太强).改进方案：图中R*的值用公式“0.7V/需要的电流值”算出来.R2的值不是定值,只是一个参考值,具体数据大家自己调整,只要记住:R*两端是0.7V电压时(不是对地电压,而是R*两端电压,就是说低于电源电压0.7V),集电集电压要调到3.3V(对地)就行了.问题有两个供大家思考:一、我说,这样改进后整体效率就会达到80%-90%,我说的是否错呢?二、这种电路真的适合生产吗?除了“增加了成本”这个缺点外,还有哪些缺点?请大家批评吧,并说出自己的更好的改进方案.。
Part Number DescriptionStatusSubFamilyRegulatedOutputs(#)Vin(Min)(V)Vin(Max)(V)PresetVout(V)Vout(Min)(V)TLV62130采用 3x3QFN 封装的 4-17V3A 降压转新ACTIVE降压稳压器14170.9TLV621503-17V、1A降压转换新ACTIVE降压稳压器14170.9TPS82695500mA 高效MicroSiP™降压转换器（剖面新ACTIVE降压稳压器1 2.3 4.35 2.5 2.5TPS514623.3V/5V输入、D-CAP+™Mode 同步降压集成FET 转换器（具有2 位新ACTIVE降压稳压器1 3.350.5TPS53313具有集成开关的 6A降压稳压新ACTIVE降压稳压器TPS53316具有集成开关的 5A高效降压调节器新ACTIVE降压稳压器2.960.6TPS542944.5V 至18V 输入、双路 2A输出同步降压转换新ACTIVE降压稳压器2 4.5180.76TPS54428具有自动跳过 EcoMode 的4.5V 至18V 输入、4A 同步降压转换新ACTIVE降压稳压器1 4.5180.76TPS62152采用 3x3QFN 封装的 3-17V1A 降压转新ACTIVE降压稳压器1317 3.3 3.3TPS62151采用 3x3QFN 封装的 3-17V1A 降压转新ACTIVE降压稳压器1317 1.8 1.8TPS62153采用 3x3QFN 封装的 3-17V1A 降压转新ACTIVE降压稳压器131755TPS62150采用 3x3QFN 封装的 3-17V1A 降压转新ACTIVE降压稳压器13170.9TPS62141QFN 封装的 3-17V2A 降压转新ACTIVE降压稳压器1317 1.8 1.8TPS62143采用 3x3QFN 封装的 3-17V2A 降压转新ACTIVE降压稳压器131755TPS62140采用 3x3QFN 封装的 3-17V2A 降压转新ACTIVE降压稳压器13170.9TPS62142采用 3x3QFN 封装的 3-17V2A 降压转新ACTIVE降压稳压器1317 3.3 3.3TPS62160采用 2x2QFN 封装的 3-17V1A 降压转新ACTIVE降压稳压器13170.9TPS62161采用 2x2QFN 封装的 3-17V1A 降压转新ACTIVE降压稳压器1317 1.8 1.8TPS62162采用 2x2QFN 封装的 3-17V1A 降压转新ACTIVE降压稳压器1317 3.3 3.3TPS62163采用 2x2QFN 封装的 3-17V1A 降压转新ACTIVE降压稳压器131755TPS62131采用 3x3QFN 封装的 3-17V3A 降压转新ACTIVE降压稳压器1317 1.8 1.8TPS542954.5V 至18V 输入、双路 2A输出同步降压转换新ACTIVE降压稳压器2 4.5180.76TPS544274.5V 至18V 输入、4A 同步降压转换新ACTIVE降压稳压器1 4.5180.76TPS62133采用 3x3QFN 封装的 3-17V3A 降压转新ACTIVE降压稳压器131755TPS62132采用 3x3QFN 封装的 3-17V3A 降压转新ACTIVE降压稳压器1317 3.3 3.3TPS62130采用 3x3QFN 封装的 3-17V3A 降压转新ACTIVE降压稳压器13170.9UCC25230105V 输入，0.2A输出开关转换器新ACTIVE降压稳压器112105 3.3TPS62170采用 2x2QFN 封装的 3-17V0.5A 降压转换器新ACTIVE降压稳压器13170.9TPS62171采用 2x2QFN 封装的 3-17V0.5A 降压转换器新ACTIVE降压稳压器1317 1.8 1.8TPS62172采用 2x2QFN 封装的 3-17V0.5A 降压转换器新ACTIVE降压稳压器1317 3.3 3.3TPS62173采用 2x2QFN 封装的 3-17V0.5A 降压转换器新ACTIVE降压稳压器131755TPS54821具有打嗝过流保护的 4.5V至 17V 输入、8A 同步降压SWIFT 转新ACTIVE降压稳压器1 4.5170.6TPS545192.95V 至6V 输入、5A 同步降压转换器新ACTIVE降压稳压器1 2.9560.6TPS54623具有轻载效率的4.5V 至17V 输入、6A 同步降压SWIFT 转新ACTIVE降压稳压器1 4.5170.6TPS62081具有贪睡模式的1.2A 宽范围高效降压转换器1.8 Vout新ACTIVE降压稳压器1 2.36 1.8TPS62080具有贪睡模式的1.2A 宽范围高效降压转换器0.50 Vout新ACTIVE降压稳压器1 2.5 5.50.5TPS620822x2mm SON封装的1.2A 高效降压转换器。
降压／升压式LED恒流驱动信息科技学院电子信息工程林利强摘要：某些电子设备和家用电器并不需要使用输入与输出完全隔离的开关电源。
例如，直流电机的驱动电源，空调、无霜冰箱和微波炉中的稳压电源等，照明用LED的驱动电源本身就属于隔离系统，因此可使用非隔离式开关电源供电，但要求这种开关电源的电路简单、成本低、电源转换效率高和可靠性高，使用与维护方便。
Link-Switch-TN系列产晶提供了7种非隔离的电路连接方式，考虑到对负载器件的安全性及LED需要恒流的供电模式的特性，本设计选择了第6种接线方式，即正端降压/升压式（Buck－Boost）恒流驱动电路，使用LNK 306p对LED提供恒流驱动。
关键词：降压/升压；LED；恒流驱动目录1元器件介绍1.1 Link-Switch-TN系列-------------------------------------------11.1.1 Link-Switch-TN系列概述-------------------------------------21.1.2 Link-Switch-TN系列产品特色---------------------------------21.2 LNK306-----------------------------------------------------31.2.1 LNK306的概述---------------------------------------------31.2.2 LNK306的应用---------------------------------------------31.2.3 LNK306的参数---------------------------------------------31.3 LED--------------------------------------------------------41.3.1 LED概述--------------------------------------------------41.3.2 LED的参数------------------------------------------------42设计的基本内容----------------------------------------------------42.1详细设计步骤------------------------------------------------42.2恒定输出电流的电路------------------------------------------72.3散热环境----------------------------------------------------83设计计算----------------------------------------------------------8 3.1降压型及降压-升压型拓扑中电感量的计算---------------------------83.2平均开关频率-----------------------------------------------113.3RMS电流的计算----------------------------------------------11参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------------------131 元器件介绍1.1 Link-Switch-TN系列1.1.1 Link-Switch-TN系列概述：Link-Switch-TN系列其特点如下:(l)Link-Switch-TN江洲系列产品能以最少数量的外围元件构成非隔离式、节能型开关电源。
LED照明驱动电源方案选择指南解决方案：•不同功率AC-DC供电LED通用照明应用要求及方案•不同功率DC—DC供电LED通用照明应用要求及方案•特别适合低电流LED照明应用的线性恒流稳流器•LED照明解决方案周边元器件本文旨在探讨LED通用照明市场不同功率范围及不同电源供电应用的要求，以及适用的LED驱动器及相关元器件，帮助照明设计工程师尽择适合的元器件方案，加快上市进程.不同功率AC—DC供电LED通用照明应用要求及方案不同功率的交流—直流(AC-DC）LED照明应用所适合的电源拓扑结构各不相同。
如在功率低于80 W的应用中，反激拓扑结构是标准选择；而在讲究高能效的应用中，谐振半桥双电感加单电容（HB LLC)是首选。
安森美半导体提供覆盖宽广功率范围的AC-DC LED照明方案,表1列举了几种典型的安森美半导体AC—DC LED照明方案.表1：安森美半导体典型AC—DC LED通用照明解决方案。
从应用的功率等级来看,AC—DC供电的LED通用照明应用包括低功率、中等功率和大功率等不同类型。
低功率应用的功率范围通常在1到12 W之间，中等功率涵盖8到40 W范围,大功率应用的功率常高于40 W。
1)1 W至8 W LED通用照明应用要求及方案在1 W到8 W的低功率LED通用照明方面，典型应用如G13、GU10、PAR16、PAR20和嵌灯等.这类应用的输入电压范围在交流90至264 V之间，恒流输出电流包括350 mA和700 mA两种，能效要求为80％,并要求提供短路保护和过压保护等保护特性.在这类应用中，可以采用安森美半导体的NCP1015自供电单片开关控制IC。
这器件集成了固定频率(65/100/130 kHz）电流模式控制器和700 V的高压MOSFET,提供构建强固的低成本电源所需的全部特性,如软启动、频率抖动、短路保护、跳周期、最大峰值电流设定点及动态自供电功能(无需辅助绕组）等.值得一提的是,NCP1015在1 W到8 W LED照明应用中，既可以用于隔离型方案,也可用于非隔离型方案，满足客户的不同应用需求。
降压-增压恒流LED驱动方案设计-技术方案为了优化性能，高亮LED需用电流源而非电压源来驱动。
本文我们将了解一种恒流LED驱动方案，它可以用于驱动一条串联的LED串。
为了驱动LED串，我们采用改进后的降压-增压转换器电源拓扑，将LED串置于DC-DC转换器输出端和输入电压源之间。
运用这种连接方式，可以为LED串提供低于或高于输入的驱动电压。
虽然LED串两端的电压存在降压-增压转换器提供的直流增益，但其输入电流是非脉动方式，这不同于典型的降压-增压转换器的脉动输入电流，非脉动电流有效降低了EMI。
本文所讨论的PWM控制器采用平均电流控制模式。
图1所示LED驱动器有如下直流特性：(1)由于，此处D为占空比(2)在平均电流控制模式下，输入电流由输入电压返回环路的检流电阻检测(图2)。
该电压送入电流误差放大器(CEA)的反相输入端。
放大器的同相输入端连至电流控制电压。
误差信号经过放大器放大后，驱动PWM比较器的输入端，与开关频率的斜坡信号进行比较。
电流环路的增益带宽特性可通过CEA附近的补偿网络进行优化。
电流环路补偿设计业内已经有多种集成驱动方案，为了帮助用户选择方案，我们对MAX16818集成控制系统进行了检验。
这个平均电流模式控制器利用跨导放大器(transconductance amplifier)放大电流误差信号。
检流电阻两端的电压由内部放大器放大34.5倍，电流误差放大器的跨导是550 uS，锯齿波信号峰值为2V。
该电路中，输入电流在返回通路上由电阻Rs检测(图3)。
图3：利用MAX16818(内部电流环路)构建的高亮LED驱动器。
电流检测电阻值由平均电流极限设置，LED支路的电压为：此处n是LED的数目，Vfm(If)是LED在满负荷电流If下的压降。
输入功率为Pmax = VLED(max) ×IfVLED(max) ×I f，效率为η。
因而，输入电流为：(1)平均电流阀值为24mV，因而，电流检测电阻值为：(2)为了避免控制器的PWM比较器输出自激，比较器反相输入信号的斜率应小于同相输入的锯齿波斜率。
