最小化输入纹波电流的LED调光电路

       消费类的LED应用非常受欢迎，如今在家庭照明、飞机机舱灯、汽车灯、MP3播放器以及其它应用场合都能看到LED的身影。

      过去，大多数LED驱动器都是基于某种充电泵，这里的输入电压翻倍，并用内部低压降稳压器对LED电压进行后稳压。但是，有些大功率LED在开始发光前需要更高的电流，有时高达数安培，因此如今多数业内标准的LED驱动器都采用升压拓扑。

       对于电池供电的手持应用(如手机和PDA)而言，系统制造商要求LED驱动器具备某种调光功能，这是因为电池寿命与光亮度成反比，而光亮度与LED电流成正比。芯片厂商采用的最简单技术就是提供一个EN引脚，该引脚仅在电压超过某一阈值时才使升压稳压器工作。

       因为大多数手持应用都采用微处理器或微控制器，所以很容易产生具有特定频率、幅值及占空比的矩形脉冲。如果在EN引脚上施加这种脉宽调制(PWM)信号，就能通过改变占空比来增加或减小LED电流，从而调节亮度。

       这种简单的方法非常适合用于LED调光，但它会给电源输入端引入高电流纹波。这在某些系统中是无法接受的，因为它会拉低输入电源电压。图1给出了在EN引脚施加幅值为3V、频率为10kHz、占空比为50%的PWM信号，使LED电流从700mA降至350mA时的输入电源电流波形，可见它的输入电源电流纹波的峰峰值很高，接近3A。

       图1：下面的线迹显示PWM信号使LED电流从700mA降至350mA。上面的线迹显示输入电流纹波的峰-峰值接近3A。

       解决这个问题的一种方法就是使用升压LED驱动器，如Intersil公司的EL7801。EL7801具有EN引脚和LEVEL引脚，LEVEL引脚上的直流电压可控制LED电流。该电路也使用10kHz PWM信号，但不是供给EN引脚，而是使PWM信号通过时间常数为2ms的低通RC滤波器(R4和C3)后，供给LEVEL引脚，从而最大限度地降低输入电源纹波电流的峰峰值(图2)。

       图2：该电路通过采用具有EN引脚和LEVEL引脚LED驱动器，并增加低通滤波器(R4和C3)来降低电流纹波。

       如果时间常数远大于1/fPWM，则低通滤波器会产生一个平均电压，该电压可直接接至LEVEL引脚以控制LED电流。因此，电压为5V、占空比为50%的波形将会产生2.5V波形。经过内部电路作用后，在LEVEL引脚形成500mV电压。

       LEVEL引脚上的平均电压可通过下面公式来计算：

       VAVG＝(PWM幅值×占空比)×0.2

       则LED的IAVG＝VAVG/R11

       在图2中所给的例子中，R11为0.2Ω。在相同测试条件下，当LED电流由700mA降至350mA时，改进后电路的输入纹波电流大大降低(图3)，已降至可忽略的水平。

图3：在相同测试条件下，改进后电路的输入纹波电流已降至可忽略的水平。

本文来源：电子系统设计    作者：Intersil公司 Ajmal Godil

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