采用升压式拓扑结构的高效率恒流LED驱动器

一、设计特色

　　1、恒流输出非常适合驱动LED

　　2、高输出电压支持一个LED灯串，这样无需考虑LED之间分配电流

　　3、在负载断开、短路和过热情况下提供保护

　　4、在整个工作电压范围内的效率都非常高(>80%)

　　5、小巧轻便、成本低、元件数量少的设计方案

　　6、无需变压器—使用简单的单电感器

　　7、符合EN55022B传导EMI限值

　　二、电路原理图

图1.用于驱动LED阵列的554 V 11W恒流升压式转换器的电路图

　　三、工作原理分析

　　图1所示的电源在升压式转换器配置中采用了一个LinkSwitch-TN器件，可以从554 VDC的单路正电压（以中线输入电压为参考）提供20 mA的恒流。该电源为单条LED灯串提供了理想的驱动解决方案。

　　可熔电阻RF1不仅在严重故障下提供保护，还可限制首次加电时产生的浪涌电流。二极管D1用于对输入AC电压提供半波整流。电容C2、C3和电感L2构成一个π型滤波电路，可降低传导EMI。

　　LNK306 (U1)导通后，流经输入部分（由U1和升压电感L1构成）的电流将逐渐增大。电感L1上的电压等于C3 (Vin)上的整流和滤波电压。这时电流的逐渐增大将使能量储存在电感L1中。

　　U1关断后，为了维持相同的电感电流，L1的极性会发生反向，D2被正向偏置，电流流入C1和负载。U1关断后，L1上的电压为输出电压与输入电压的电压差。从下图可以看出该电压与输入电压（C3上）形成串联，因此这种配置可以使输入电压逐步升高（升压式）。

　　升压二极管D2为高压超快恢复型二极管。C1充当输出滤波电容。VR1、VR2和VR3用于在负载断开或开环故障情况下将输出电压控制在600 V。电容C5和电阻R2构成RC缓冲吸收电路，可降低由涉及D2的开关期间造成的传导EMI。

　　电感L1是升压电感，其最小值可通过以下公式计算得出：

其中，Po为输出功率，ILIM为最小限流点，FS(MIN)为U1的最小开关频率。本设计使用了有现货供应的标准2200μH电感器。

　　电阻R1充当电流检测电阻，所形成的电压由FB引脚实时检测。通过一个开关控制电路可以保持输出稳压，这样可以根据电压变化和负载状况使能和禁止（跳过）开关周期。在每个导通周期开始时对U1的反馈(FB)引脚进行采样。如果流入FB引脚的电流超过49μA，将跳过该电流周期。

　　四、设计要点

　　二极管D2选用超快恢复型二极管，反向恢复时间(tRR)为75 ns或更小，反向峰值额定电压超过VOUT。为了降低U1导通时产生的D2反向恢复电流尖峰，本设计在非连续导通模式下工作。
可熔电阻RF1应为绕线式阻燃电阻，这样才能在电流浪涌和差模浪涌情况下对电路提供保护。
通过采用AC输入全波整流，可大幅降低电容C2和C3的值。电容C4为U1的旁路电容，应放置在靠近其源极引脚和BP引脚的地方。

　　根据输出纹波电流要求选择输出电容C1。如果VRIPPLE为所需纹波电压，那么输出电容可通过以下公式计算得出：

　　其中，Lmax电感的最大值（电感器的容差系数），I lim的最大限流点，Vout为输出电压。