基于BOOST电路供电的LED发光二极管驱动电路设计

一.前言 在led发光二极管的应用中,往往我们需要用几个led串联起来构建一个灯组进行驱动点亮,因为每个二极管上都会有一定的压降,当我们串联多个led时,总压降可能会超出电源电压,这个时候我们就需要搭建boost电路进行驱动了。boost电路是一种升压输出电路,其输出电压比输入电压高,接下来我们就讲一下基于boost开关电路供电的led驱动电路。
二.基于boost的led驱动器 下图是典型的boost电路原理图,q1工作在饱和开关状态,当q1导通时,电感l1充电,q1导通电阻很小,电源电压主要在电感l1两端,q1两端的压降很小,从而d1两端的电压不足以达到正向导通电压,这个时候d1处于截止状态。当q1关闭后,电感充当临时电源和主电源vin串联,此时d1二极管正向导通,向电容c1充电,c1的作用就是充当储能电容,boost输出电压,输入电压以及占空比有如下关系:duty cycle, boost = 1 – (vin / vout),由此可见输出电压由输入电压和q1开关占空比决定。
比如adi公司的lt1937升压型变换器,它是具有恒定电流输出能力的led升压驱动器
其内部电路拓扑如下,vin引脚用于给芯片内部逻辑电路供电,当q1导通时,电源电压经vin→电感l1→sw引脚→q1→gnd。q1串联了一个0.2ω的采样电阻用于采样q1导通时的电流,当q1关断时,电源电压经vin→电感l1→d1→led→r1→gnd。电阻r1可以设定输出电流,基本原理就是通过0.2ω采样电阻采样开关电流经过运放转换成电压信号输出到a2的正输入端,a1放大器采集fb外置外置电阻r1上的电压(r1的阻值是根据需要的输出电流设定的,等于95mv/io),然后和参考电压95mv比较后输出电压信号到a2的负输入端,进而通过a2来控制q1的开关。
需要注意的是输出电流不能设置的过低,因为过低的输出电流会使得q1跳过部分开关信号来降低输出电流,那么在此过程中电感中的电荷已经释放完了,这个时候电感l和电容c可能会发生lc振荡,从而产生振铃波,电感的选型要选择低等效串联电阻的电感型号以降低损耗。输出电容的作用是通过限制输出电压的纹波来维持输出电压的稳定,电容自身的串联阻抗以及输出电流决定了纹波电压的大小。
关于pcb布局的话,电源输入vin,电感l以及switch的走线越短越好,环路越小越好,其次转换器下面要尽可能铺地,降低emi,电阻r1就近打过孔接入地平面,提高测量精度。
三.总结 用boost作为led驱动器,需要注意输出电流以及led的导通压降,避免boost输出电压达不到要求,同时pcb布局也要注意,降低emi,避免测试超标。

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