LED 灯的控制方法浅析

通常来说全闭环控制，检测输出电流，来发出 PWM 信号，是真正的恒流电源驱动控制技术。实验表明，相对于其他非闭环的方案，这种独有的闭环恒流控制技术使输出电流精度有了质的飞跃，使整机电源在全电压、全负载、电感变化范围内的电流精度达到行业内目前最高的±0.9% 。相信在未来的科学技术更加发达的时候，LED 会以更加多种类的方式为我们的生活带来更大的方便，这就需要我们的科研人员更加努力学习知识，这样才能为科技的发展贡献自己的力量。
在科技高度发展的今天，电子产品的更新换代越来越快，LED 灯的技术也在不断发展，为我们的城市装饰得五颜六色。针对 LED 照明负载特点，目前非隔离式的恒流驱动电源的拓扑结构基本上是 BUCK 降压结构，传统的方案是通过固定关断时间来固定峰值电流，从而达到固定输出电流的控制策略。
本文将讨论这种控制策略实现恒流的原理，分析这种开环控制策略的优缺点，和应用这种控制策略需要做的外围补偿，同时基于占空比半导体公司新产品 DU2401 芯片，介绍这种全新的闭环电流控制策略，详细介绍这种控制策略如何突破性提高 LED 输出电流精度，从开环到闭环是其本质的突破。
1原理与设计
1.1 目前 LED 非隔离恒流驱动电流领域主流的控制策略
如图 1 所示，电路是 BUCK 降压结构，芯片控制的是 MOSFET 的源极，这是一种开环的恒流电流控制方式，控制原理如下：
芯片内部有两个比较器，其比较参考电平分别为 Vpk 和 Vvalley，与之比较的是 Rs 两端的电压。
Vin 上电时，电感 L 和电流采样电阻 Rs 的初始电流为零，LED 输出电流也为零。这时候，CS 比较器的输出为高，内部功率开关导通，SW 的电位为低。电流通过电感 L、电流采样电阻 Rs、LED 和内部功率开关从 Vin 流到地，电流上升的斜率由 Vin、电感 L 和 LED 压降决定，在 Rs 上产生一个压差 Vcs，当(Vin-Vcs)>Vpk 时，CS 比较器的输出变低，内部功率开关关断，电流以另一个斜率流过电感 L、电流采样电阻 Rs、LED 和肖特基二极管 D，当 Vin-Vcs
所以，这种开环的控制策略是，根据两个比较电平参考电位 Vpk 和 Vvalley，来设定电感电流的峰峰值，从而起到了设定输出平均电流值的效果。
这是一种简单有效的控制策略，但是由于这是一种开环控制模式，只能检测电感上的峰值电流，无法检测输出电流，外部条件发生变化时，两个比较器都会产生延时，输出电流精度在三种情况下容易出现偏差：
1、当输出电压发生变化时(如：不同的 LEDVf 和不同串数)
2、当主电感感量发生变化时(如：实际上量产的精度不高)
3、当输入电压发生变化时。
2.2DU2401 如何实现真正全闭环的恒流控制
所谓的闭环，即真正检测输出电流值，以此为标准来发出 PWM 信号。所谓开环，不以检测到的输出电流值来做发出 PWM 信号的参考。从电路拓扑上，二者没有区别。但是在芯片内部对检测到的如图 2CS 脚电感电流信号，做专利技术处理，如图 3TRUEC2 部分。这样，就检测到了电感电流的平均值，也就是输出电流的平均值。芯片针对检测到的值，控制输出占空比，实现了闭环控制。
另外，图 1Rs 电阻串联在 Vin 和 LED 负载之间，这意味着不论芯片内部开关管开通和关断，Rs 都将通过电流。图 2 的全闭环 LED 射灯驱动电源中，Rs 只在开关管开通的时候，有电流通过，这也是全闭环控制带来的好处。这样会带来一个非常显著的性能提高，因为 Rs 电阻的能耗减少，会提高整个系统的效率。DU2401 达到了业内最高的 98%的效率，正是基于这种全闭环控制策略。
3 实验验证
我们选择了一个典型 LED 射灯应用来做 IC 功能验证，基本电参数要求如下：
输入电压范围：12.5~30VDC 效率：>90%
输出电压范围：3~10.5VDC 输出电流：700mA
对于输入电压、负载 LED 变化情况下，我们测试得到如下交叉调整率结果：
图 5 可以看到，由于闭环控制，在设计的正常工作范围内，输出电流维持定值，单颗系统可以认为是恒定的输出电流，即线性、负载调整率理论值是 0 。量产时，由于参数一致性分布，大量数据表明，恒流精度小于±0.9% 。
对于输出电感变化，我们测试到如下结果：
图 6 反映的是电感大范围变化(设计标称值 68uH)时，输出电流的变化，如左图。如果这种测试用于目前市场上开环系统芯片，电流会出现线性的大范围波动，如右图。而 DU2401 闭环的方式，使得输出电流依然保持±0.9%以内的恒流精度。充分说明了闭环系统对于整个系统恒流精度提高的重要性。
基于图 4 的极简线路，如图 9、图 10 显示，此方案可以在非常小的尺寸下实现 3W 的输出功率。这样的小尺寸，对于空间狭小，要求很高的射灯，有实际的意义。高功率密度是 LED 灯具对 LED 驱动电源提出的要求，更优的控制方式是实现更高的功率密度的根本途径。
【LED 灯的控制方法浅析】 由图 11 可以看到基于 TRUECC 专利技术的高性能 LED 射灯方案成本只有 1.45 元，成本上优势很大。

LED 灯的控制方法浅析

推荐阅读

兑了水的锌多久挥发完

kite怎么读 kike怎么读

害喜吐黄水怎么回事孕期护理不可大意

一花一世界一叶一菩提意思相近的句子一花一世界一叶一菩提什么意思

熏鸡腿的做法熏鸡腿的做法大全

夏季正确护肤顺序

怎么解除微信接收限制

群星怎么建立霸权联邦

湿热体质如何刮痧呢

淮安市考研考点分布 2023淮安考研初试成绩查询网站

柳下惠是什么人柳下惠是什么人物

剖腹产后便秘便血多久可以改善规范饮食有助于其恢复

工资所得税前扣款需要办哪些手续

自古帝王莫不得之于艰难译文出自哪

布鲁斯十孔口琴什么调好听

女子生理避孕周期表女性的生理避孕法真的靠谱吗

肇庆健康证去什么部门办理肇庆健康证丢失了可以补办吗

枇杷蜂蜜的作用与功效

生活中发生打架斗殴如何处罚

吉利布丁是什么吉利布丁是什么东西