若需控制LED 亮度,就必須具備能夠提供恒定,、穩(wěn)壓電流的驅(qū)動器,。而要達到此目標,驅(qū)動器拓樸必須能產(chǎn)生足夠的輸出電壓來順向偏置 LED,。那麼當輸入和輸出電壓范圍重疊時,,設計人員又該如何選擇呢?轉(zhuǎn)換器有時可能需要逐漸降低輸入電壓,,但有時也可能需要升高輸出電壓,。以上情況通常出現(xiàn)在那些具有大范圍“臟” (dirty) 輸入功率來源的應用中,例如車載系統(tǒng),。在這種降壓/升壓的操作中,,幾種拓樸可以達到較好的效果,像是 SEPIC 或四次切換升降壓拓樸,。這些拓樸一般需要大量的元件,,設計的材料成本也因而增加。但由於它們可提供正輸出電壓,因此設計人員通常視其為可接受的方案,。不過負輸出電壓轉(zhuǎn)換器也是另一種不該被忽略的替代解決方案,。
圖 1 顯示在恒定電流配置中驅(qū)動 3 個 LED 的反相升降壓電路示意圖。該電路擁有諸多優(yōu)點,。首先,,它使用了標準降壓控制器,不但能將成本降到最低,,并有助於所有系統(tǒng)級的再利用,。如果需要,設計人員也可以輕松改造該電路以利用整合型 FET 降壓控制器或同步降壓拓樸來提升效率,。這種拓樸使用的功率級元件數(shù)目與簡易降壓轉(zhuǎn)換器相同,,因此可將切換穩(wěn)壓器的元件數(shù)降至最低,同時達到相對於其他拓樸的最低總體成本,。由於 LED 本身的輸出為光線,,就系統(tǒng)級而言 LED 因受到負電壓而產(chǎn)生偏壓并不會造成影響,跟正電壓的情況不同,,也因此使其成為一種值得考慮的電路設計,。
LED 電流的調(diào)節(jié)是透過感應感測電阻 R1 兩端的電壓并將其用作控制電路的反饋??刂破鹘拥亟幽_必須為負輸出電壓的參考電壓,,以便讓該直接反饋正常運作。如果控制器為系統(tǒng)接地的參考電壓,,則需要一個電平移位電路,。這種“負接地”對電路構(gòu)成了一些限制。功率 MOSFET,、二極體和控制器的額定電壓必須高於輸入與輸出電壓的總和。
其次,,從外部連接控制器 (例如致能) 需要將訊號從系統(tǒng)接地到控制器接地進行電平移位,,因此需要更多的元件。單就這個原因而言,,消除或?qū)⒉槐匾耐獠靠刂茰p至最低是最好的辦法,。
最后相較于四次切換的升降壓拓樸,反相升降壓拓樸中的功率裝置會受到額外的電壓和電流壓力,,進而降低了相關效率,,但該效率與 SEPIC 相當。即便如此,,這種電路還是能夠達到 89% 的效率,。藉由該電路的完全同步化,效率還可以再提高 2%~3%。
透過軟啟動電容器 C5 的短路快速地開/關轉(zhuǎn)換器,,是調(diào)節(jié) LED 亮度一種簡單的方法,。圖 2 顯示了 PWM 輸入訊號和實際的 LED 電流。這種 PWM 亮度調(diào)節(jié)方法較為有效,,因為轉(zhuǎn)換器關閉并且在 SS 接腳短路時僅消耗極少的功率,。但是這種方法也相對較慢,因為轉(zhuǎn)換器每次開啟時都必須以一種可控制方式逐漸升高輸出電流,,進而在輸出電流上升以前產(chǎn)生一個非線性,、有限的停滯時間 (dead-time)。同時,,這也將開啟時間的最小負載周期降低至 10%-20%,。在一些不要求高速和 100% PWM 調(diào)節(jié)的 LED 應用中,這種方法或許就已足夠,。
這種反相升降壓電路為工程師提供了另一種驅(qū)動 LED的方法,。低成本降壓控制器的使用以及較少的元件數(shù)量使其成為替代高復雜度拓樸的一種理想方法。