我描述了LED 驅(qū)動器中常見的 DC/DC 拓撲——降壓或降壓穩(wěn)壓器。發(fā)光二極管（HB- led）在每封裝流明輸出和光效（efficacy，單位為流明/瓦或lm/W）方面的性能快速提升。商用的1WLED已提供有冷色溫LED（色溫 5000K）的每封裝流明輸出超過100流明，光效達100lm/W，而相同功率等級的暖色溫白光LED（色溫3000至3500K）也超過了70到80 流明。

LED驅(qū)動電路的其中一項主要功能是在多種工作條件下穩(wěn)流，而不論輸入條件如何及正向電壓如何變化。驅(qū)動電路必須符合能效、電容容限、外形因數(shù)、成本及安全性方面的應(yīng)用要求。與此同時，所選的方法必須易用及足夠強固，從而適應(yīng)特定應(yīng)用的極端環(huán)境。有幾種不同的穩(wěn)流方法。

采用固定電壓電源供電的電阻是最簡單、最低成本的穩(wěn)流方法。實際上，它們并不穩(wěn)流，只是在LED正向電壓變化及源電壓變化并導致電流變化從而引起亮度變異時，簡單地限制最大電流。對于低電流指示器應(yīng)用而言，這可能可以接受，但隨著電流增大及串聯(lián)的LED數(shù)量增加，就變得有問題了。要克服這個問題，需要費錢又費時地對LED進行編碼及選擇恰當?shù)碾娮鑱砥ヅ銵ED串正向電壓。即使采取這些步驟，仍然會有由輸入電壓變化導致的亮度變化問題。

在這篇文章中，我將討論一些在驅(qū)動 LED 中也很常見的其他 DC/DC 拓撲——升壓轉(zhuǎn)換器、升壓輸入轉(zhuǎn)換器和單端初級電感轉(zhuǎn)換器 (SEPIC)，如圖 1 所示。

升壓轉(zhuǎn)換器提供始終高于輸入電壓的輸出電壓。升壓輸入轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)類似于升壓轉(zhuǎn)換器，負載連接在轉(zhuǎn)換器輸出和輸入端口之間。SEPIC 提供相對于地的輸出電壓，該電壓可以低于或高于輸入電壓。SEPIC 由一個耦合電感器和一個電容器組成，而不是像升壓或升壓至輸入轉(zhuǎn)換器那樣的單個電感器。

圖 1：升壓轉(zhuǎn)換器、升壓輸入轉(zhuǎn)換器和 SEPIC 的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器拓撲

您可能想知道什么樣的應(yīng)用需要這些拓撲：一種流行的是 LED 頭燈。典型的汽車 LED 前照燈控制單元框圖如圖 2 所示。道路上越來越多的車輛配備 LED，而不是傳統(tǒng)的白熾燈或高強度放電燈。LED 使用壽命更長，DC/DC LED 驅(qū)動電路提供更好的系統(tǒng)效率。

使用這些拓撲還有其他原因。原因之一是 LED 的靈活電壓（或 LED 數(shù)量）可實現(xiàn)前照燈功能，包括遠光燈、近光燈、日間行車燈 (DRL) 和霧燈。另一個原因是汽車電池通常不處于固定電壓水平。在冷啟動、熱啟動和負載突降等極端條件下，汽車電池可提供從低于 6V 到超過 40V 的電壓范圍。使用如此大范圍的輸入電壓來驅(qū)動 LED，自然選擇升壓至輸入轉(zhuǎn)換器或 SEPIC。當然，如果 LED 電壓始終高于 40V（在汽車電池提供的整個輸入電壓范圍內(nèi)），升壓轉(zhuǎn)換器將是最佳選擇。

圖 2：典型汽車 LED 前照燈控制單元的框圖

構(gòu)建這些類型轉(zhuǎn)換器的常用方法是使用低側(cè) N 溝道 FET 控制器，例如 LM3421、LM3423、LM3424 或 LM3429。TI 新發(fā)布的TPS92691可配置為升壓轉(zhuǎn)換器、升壓至輸入轉(zhuǎn)換器或 SEPIC。通過一個獨立的模擬電流調(diào)節(jié)輸入引腳和一個脈寬調(diào)制 (PWM) 調(diào)光輸入引腳，該轉(zhuǎn)換器能夠在組合兩個引腳的輸入時提供 1,000 比 1 的對比度。TPS92691 具有一個軌到軌電流檢測放大器，可為高側(cè)電流檢測電阻器或低側(cè)電流檢測電阻器提供靈活性。對于低至 2V 或高達 60V 的輸出 LED 電壓電平，它還可以在室溫下以 +/-3% 的精度調(diào)節(jié)平均 LED 電流。

針對給定應(yīng)用去評估最恰當?shù)?/span>LED驅(qū)動器方案時，有多種拓撲結(jié)構(gòu)可供選擇，但也須考慮不同的取舍。雖然大多數(shù)應(yīng)用采用可以產(chǎn)生12V、24V或36V電壓的離線AC-DC電源供電，但采用太陽能供電/電池組、汽車或低壓交流等寬泛穩(wěn)壓電源供電的應(yīng)用也非常多。這些寬泛穩(wěn)壓的電源帶來更多設(shè)計挑戰(zhàn)，在輸入電壓范圍與輸出電壓范圍交疊時要求更多的拓撲結(jié)構(gòu)選擇。

得益于上述 DC/DC 電源轉(zhuǎn)換拓撲，我們現(xiàn)在能夠駕駛帶有炫酷 LED 頭燈的汽車，該頭燈可提供精確的亮度控制、環(huán)保并以高效的方式轉(zhuǎn)換電源。