基于BOOST电路供电的LED发光二极管驱动电路设计

硬件那点事儿 2022-04-24 9930

描述

一.前言

在LED发光二极管的应用中，往往我们需要用几个LED串联起来构建一个灯组进行驱动点亮，因为每个二极管上都会有一定的压降，当我们串联多个LED时，总压降可能会超出电源电压，这个时候我们就需要搭建BOOST电路进行驱动了。BOOST电路是一种升压输出电路，其输出电压比输入电压高，接下来我们就讲一下基于BOOST开关电路供电的LED驱动电路。

二.基于BOOST的LED驱动器

下图是典型的BOOST电路原理图，Q1工作在饱和开关状态，当Q1导通时，电感L1充电，Q1导通电阻很小，电源电压主要在电感L1两端，Q1两端的压降很小，从而D1两端的电压不足以达到正向导通电压，这个时候D1处于截止状态。当Q1关闭后，电感充当临时电源和主电源VIN串联，此时D1二极管正向导通，向电容C1充电，C1的作用就是充当储能电容，BOOST输出电压，输入电压以及占空比有如下关系：Duty Cycle, Boost = 1 – (VIN / VOUT)，由此可见输出电压由输入电压和Q1开关占空比决定。

比如ADI公司的LT1937升压型变换器，它是具有恒定电流输出能力的LED升压驱动器

其内部电路拓扑如下，Vin引脚用于给芯片内部逻辑电路供电，当Q1导通时，电源电压经Vin→电感L1→SW引脚→Q1→GND。Q1串联了一个0.2Ω的采样电阻用于采样Q1导通时的电流，当Q1关断时，电源电压经Vin→电感L1→D1→LED→R1→GND。电阻R1可以设定输出电流，基本原理就是通过0.2Ω采样电阻采样开关电流经过运放转换成电压信号输出到A2的正输入端，A1放大器采集FB外置外置电阻R1上的电压（R1的阻值是根据需要的输出电流设定的，等于95mV/Io），然后和参考电压95mV比较后输出电压信号到A2的负输入端，进而通过A2来控制Q1的开关。

需要注意的是输出电流不能设置的过低，因为过低的输出电流会使得Q1跳过部分开关信号来降低输出电流，那么在此过程中电感中的电荷已经释放完了，这个时候电感L和电容C可能会发生LC振荡，从而产生振铃波，电感的选型要选择低等效串联电阻的电感型号以降低损耗。输出电容的作用是通过限制输出电压的纹波来维持输出电压的稳定，电容自身的串联阻抗以及输出电流决定了纹波电压的大小。

关于PCB布局的话，电源输入VIN，电感L以及SWITCH的走线越短越好，环路越小越好，其次转换器下面要尽可能铺地，降低EMI，电阻R1就近打过孔接入地平面，提高测量精度。

三.总结

用BOOST作为LED驱动器，需要注意输出电流以及LED的导通压降，避免BOOST输出电压达不到要求，同时PCB布局也要注意，降低EMI，避免测试超标。

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