關于降壓驅動還是升壓驅動的一點看法
近日閑逛到這個論壇,看到狂人與songlsx的一些爭論,覺得很有意思,于是就注冊進來談一點看法,還望方家指正.

先給自己做一下廣告,本人從事LED驅動研究也有一段時間,主要致力于AC輸入的方案,目前成功的以升壓型居多,單個驅動器輸出功率可以做到8W到200W以上,可以驅動100個到2000個以上的20mA小功率LED組合,或者100個到300個350mA的1WLED,實測效率可以做到90%到97%.自我認為各項指標都相當理想.

從論壇討論的只言片語中也可以推出狂人升壓型電路的拓撲結構,其電路特點是將升壓儲能電感與芯片供電結合,從電感儲存的能量中耦合一部分用于PWM開關芯片供電,用光耦采集LED回路電流控制PWM的脈寬,從而實現(xiàn)恒流控制.應該說是比較優(yōu)化的設計,從爭論中也可以看到該產品在應用中也出現(xiàn)過一些問題,但是我認為可能是工業(yè)設計中的一些不足,而不會是方案本身的問題.不過這個方案中電流反饋部分似乎還可以進一步優(yōu)化,采用光耦的思路恐怕還是受到原來隔離方案的束縛,但是對于非隔離應用可能還會有副作用.

應用變壓器方式給芯片供電的方案我也用過,優(yōu)點是能耗小,缺點是允許負載的變化范圍較小,這就是狂人產品只能限制在120個上下數量LED串聯(lián)的緣故.

個人認為,在技術條件允許的情況下,采用升壓型的方案驅動LED是不錯的選擇,但是升壓型方案的一個很大的缺點就是它只能用于串聯(lián)LED數量超過100個以上的場合,這對于小功率LED驅動是有優(yōu)勢的,但是對于大功率LED應用日益增多的今天,無疑受到了很多的限制.畢竟100多個大功率LED串在一起使用的情況還是不多的.

對于升壓驅動方案的其它缺點,還要請各位指出,畢竟設計產品必須要認識到自己方案的不足之處,從而去想辦法克服它.

一直在尋找可以用于降壓型驅動的芯片,但是遺憾的是至今沒有看到理想的產品,包括很多人推薦的9910或與其類似的芯片.

據說9910這類芯片在中國大陸出貨量很大,這恐怕是這類芯片的最主要的應用市場了.雖然我沒有用過這個芯片,但是在我看來,這類芯片應用電路的拓撲結構從原理上分析還存在致命的缺陷.

先引用文子貼出的電路圖來分析它的工作原理:
(好像電路圖貼不上來,請各位參考相關芯片的datasheet)

上電后,9910驅動MOS開關管導通,由于電感L1對電流變化率的限制,使得流過限流電阻Rcs的電流和9910cs端電壓呈線性上升,至芯片所設定的門限電壓時,9910輸出變低,關斷MOS管.如此反復,達到控制開關電流的目的.

且看影響LED回路的平均電流的因素:
如果忽略MOS管飽和壓降和反饋電阻壓降對整個回路電壓的影響,經過簡單的推算可以得出回路的平均電流應為:
Iled=0.5*(Vcs/Rcs)^2*f*L*Vin/(Vled*(Vin-Vled));
這里,L為L1的電感量,Vcs 為9910CS端的門限電壓,f為開關頻率,Vin 為輸入電壓,Vled 為串聯(lián)LED回路的額定電壓.
由上可以看出,在電路參數確定的情況下,LED回路平均電流與輸入電壓和串聯(lián)LED的額定壓降均呈線性關系.所以這種電路是不可能起到恒流的作用的.


從電路拓撲結構分析,這種電路只能用在恒壓+恒流的方案中,而不能直接接入市電交流整流的電路中.

除了上述理論分析的問題,此類電路在設計和應用過程中還存在很大風險:
首先,要保證電路正常工作,電感量必須滿足:
L ≥ (Vin– Vled)* T * Rcs / Vcs
如此,即使按照額定的工作條件設計好電路參數,實際使用中,電網的浪涌電壓,一定數量的死燈,都會隨時破壞這種條件而造成不可逆轉的后果.

其次,設計結果的可預期性和電路參數的離散性影響:即使在額定工作環(huán)境下,芯片和MOS管的延時以及上升下降時間對最終回路電流都會有較大的影響,一般設計人員很難獲得與原設計相符合的實際結果.

綜上所述,這種芯片及其相應的應用電路是不能用于直接接入市電交流來作為驅動LED的恒流源.
從songlsx的發(fā)言可知,它可以影響芯片廠家的設計改進,事實上只要將該芯片的控制參數改為由控制端的電壓反向模擬控制內部振蕩器的占空比,而不是直接關斷MOS管,那么,只要在Rcs上加一個平滑電容就可以做出一個性能優(yōu)越的降壓型恒流源了.