迟滞型转换器控制高亮LED分析

　　迟滞型转换器被广泛用于驱动新兴照明应用中的LED。这种转换器非常容易使用，其拓扑结构也相当稳定，因此已经成为高效感应式开关稳压器解决方案的首选。这种简单拓扑可以用在许多不同配置中，有时甚至可以超越它们的一般使用范围。不过仍有不少问题需要解决，而理解这种转换器的局限性也有助于提高系统性能。

　　本文将通过不同电路配置实例详细介绍这种转换器的拓扑结构，并讨论一些内在的问题及这些问题对某些特殊应用的影响。

　　拓扑结构

　　迟滞型转换器实际上采用的是一种开关(on-off)拓扑结构。它可以用在降压、升压或降压-升压配置中，而它的超强稳定性使它最适合用于降压型LED驱动应用，因为迟滞型转换器可以在一个振荡周期内稳定下来，而像PWM控制器通常需要数十个周期才能稳定下来。迟滞型转换器的特性体现在控制机制、精度、频率、占空比和传播时延等方面。

　　参考图1，控制是基于预先确定滞后电压的比较器而实现的。LED中的电流通常用电阻(Rsense)测量，其数值一般在比较器设定的上下门限值之间变化。门限值的设置要在测量精度/抗噪声性能和效率之间取得平衡。典型的滞后电压在50mV到250mV之间。

　　图1：迟滞型降压转换器。

　　振荡频率则取决于许多因素，其中电感选择是最重要的。迟滞型转换器的关键特点之一是：它们是自振荡的。这意味着频率将随输入电压、LED电流和要驱动的LED数量的变化而变化。然而，这种转换器经常运行在连续模式，这意味着电感永远不会饱和，也不会完全耗尽电流。这种固有的稳定性意味着迟滞型转换器可以工作在很宽的电压范围，不需要用外部元件进行补偿。就像许多PWM拓扑一样，这种转换器对占空比范围也没有限制。

　　然而，占空比确实会影响精度。占空比主要受制于输入电压和输出电压的比值，而输入输出电压比又取决于给定输入电压所驱动的LED数量。例如30V的高输入电压驱动单个3V LED的情况，此时的占空比是10%。而30V电压驱动9个3V LED(27V正向电压)时的占空比为90%。第二种情况会有较高的效率。这两种特例都存在这样的问题，即LED电流是从50%占空比的滞后(纹波)检测电压平均得到的，近似于三角关系。在这种极限占空比情况下，传播时延和过冲等因素会导致电流与要求值产生偏差，如图2所示。当占空比小于20%或大于80%时，通常不太可能做到严格的电流控制。