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驱动LED阵列的同步降压开关电源

汽车照明装配供应商正在考虑用LED器件与高强度放电(HID) 照明竞争。首先,LED器件的驱动电路没有HID 灯复杂。HID灯要求高压镇流电路在HID 灯中启动一个电弧,而且在启弧后需要调整其电压输出,以维持对HID灯的恒定功率供应。从电磁兼容(EMC)的观点来看,这些高压电路易于产生噪声,进一步阻碍了这些技术在汽车领域使用。最后,LED器件的成本持续下降,使这种技术对于成本敏感的汽车市场越来越有吸引力。【深圳市振华凌云科技有限公司 专业供应销售电源IC,电源管理IC,电源方案,LED电源,LED驱动,LED驱动方案,适配器,充电器,小家电控制面版, 0755-27889767 15919799089 先生 公司官网:www.zhlysz.com 

一个典型的LED前照灯应用要求给LED阵列提供大约25 瓦以上的功率。因为LED元件的一个优点是效率高,所以驱动电子元件也应该提高效率,以充分发挥LED技术的优势。因此考虑采用某种开关电源 (SMPS)来实现这个目标是可以的(参见图1)。但大多数SMPS 设计的目标是调节电压而不是电流。

选择电路拓扑结构

对于这种应用,选择了降压拓扑结构。输入电压的限制(VBATT =9 V min.) 和阵列的正向压降(2xVF=8.0 V,VFMAX=4 V@IF=350 mA)确定后,期望采用降压拓扑来满足这些要求是合理的。其他驱动LED的方法是用开关方式产生/稳定电压,然后通过脉冲宽度调制方式调节流过LED的电流。在LED和开关的路径上,需要串联一个限流电阻,以避免流过的电流过大,造成潜在的损害。这个串联电阻消耗功率,也会导致效率降低。

但是,SMPS本身具备有利于稳流的元件。降压调节器的简化电路。

更仔细的观察这个设计中的储能元件可以发现一些有趣的观点。通过电感的电流可以看作既是交流也是直流元件。考虑SMPS的电感在连续模式中工作的情况 (通过电感的电流波形参见图3)。 在这个应用中直流元件特别令人关注。因为电流是关键参数,所以调节电流并向负载提供是这个电路的主要目标。还应该记住把交流元件减到最小的目标。

另外,因为不考虑输出电压,而且它会随着LED 器件而改变,因而不需要像传统稳压电路一样考虑这个节点的稳压任务。当电感进行充电并且帮助向LED 阵列提供能量时,输出电容在此期间提供电流。传统稳压器的这个元件将保留。

选择控制器

这里选择了安森美半导体CS5165A,因为随着误差放大器参考电压从3.54V 变化到1.25V,它具有5比特可编程能力,有了可变的参考电压,就可以设计可调的调节器,而不需要改变反馈元件。

CS5165A的另一个有利的特性是,它是控制器而不是稳压器。这样可以根据整个电路特定的功率处理要求来选择输出开关 。最后,CS5165A是一个同步调节器,进一步提高了这种特殊应用中更高功率设计的效率。

最终设计
以下讨论参见图5 。如果有了以上的优点,可以在汽车典型的输入电压范围内,使用CS5165A进行额定输出电流为3.5A的设计(外部需要提供负载切断和电池反向的额外保护)。假设读者已熟悉降压 SMPS的基本概念,因此在此只强调本设计更独特的特点。

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