一种混合信号实现LED降压升压驱动电路

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  •     针对照明应用的大功率LED要采用恒流源驱动,一些标准驱动电流常常用在不同LED生产商的产品中,其中,350mA和700 mA最为常见。根据串联结的类型和数量,LED两端的正向压降可能不同。许多生产厂商的大功率LED产品都在单个模块中集成了多个结。

      开关电源(SMPS)为LED驱动提供了效率更高的解决方案,它可以将输入电压升/降至适当的电平,从而提供所需要的LED电流。系统输入电压范围以及所需要的LED正向压降决定了对SMPS拓扑结构的选择。

      降压-升压转换器

      当供电电压高于或低于需要的输出电压时,使用降压-升压转换器结构。对于电池应用来说,降压-升压转换器非常有用。降压-升压结构还称为反激式(fly-back)变压器或逆变稳压器。

      降压-升压转换器可按图1的方式实现。这种实现方案的优点是可使用简单的低端MOSFET驱动器电路,它的拓扑结构将产生相对于输入电压轨的正电压,这一降压-升压实现方案的缺点是负载并未以电路地为基准。

    降压-升压转换器拓扑结构

      采用PIC16HV785的电路实现方案

      图2显示了LED驱动电路的简单设计方案,其中采用了一片混合信号高电压8位单片机,如PIC16HV785。 该电路的输出相对于电池电压,而非地电位。逆变器的输出连接到LED的阳极,产生的电压值高于输入电压。

    PIC16HV785驱动器原理图

      PIC16HV785混合信号单片机集成了一个8位单片机内核和多个片上模拟外设,包括:

      一个高速双相位PWM电路,对于开关电源的电流模式控制非常适合。

      两个片上运放,可用于放大电流检测电阻两端的电压。这样可以采用极小阻值的检测电阻,从而可以降低电路损耗并提高电路的总效率。

      一个高电压分流稳压器,在输入电压更高时也不需要外部5V稳压器。

      一个数字捕捉、比较和PWM(CCP)模块。

      两个模拟比较器。

      一个10位A/D转换器。

      内部时钟电路,工作频率8MHz。

      一个内部精确电压参考源,不需要昂贵的外部器件。

      一个可编程欠压复位(BOR)电路。

      运放和比较器的所有引脚都可以通过外部访问,因此可以实现任意电路配置。

     电流检测电路

      电流检测运放连接成差分放大器,以精确测量电流、检测电阻两端的电压。为简化电路要求,在电源返回路径上进行电流测量。R1、R2和C1构成一个低通滤波器,用来降低可能存在的开关噪声。为避免影响控制环的响应,该滤波器的截止频率必须大于电压转换器的开关频率。

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