一文读懂LED供电的四种常用拓扑方案

有很多拓扑都可用于为 LED 供电。您或许已经知道，在开始选择之前首先要明确设计要求，否则，您最后得到的设计方案可能就不够理想，甚至更糟的是无法确保长期正常工作。例如，在驱动一个或多个 LED 时，LED 的最小及最大正向压降、电流等级以及工作温度可决定所需的转换器输出电压范围。例如，在查看典型红光 LED 产品说明书时，我发现在其理想的驱动器电流下正向压降的变化幅度为 35%。如果 LED 制造商针对正向电压将部件进行“分组”或“收纳”，那么变化幅度将下降到更加合理的 6%。此外，相对正向压降可随工作温度的变化而产生 13% 的相应变化，而为 LED 选择设定电流则有助于将此变化提升 16%。

那么，这都代表什么意思呢？了解完这些信息之后，就需要确定转换器的最小及最大输出电压。这只是将所有 LED 正向压降与传感电阻器电压相加的总数。可根据转换器输入电压范围确定输出电压是否始终保持较大值、较小值或者介于这两者之间。

为 LED 供电的四种常用拓扑

升压

顾名思义，升压转换器输出总是大于其输入电压，而且通常是以上所示转换器中效率最高的。优势包括钳位 FET 电压（其可最大限度地降低振动声和噪声）和低输入纹波电流（支持小型输入电容器）等。缺点是在电感器、FET 和二极管中的电流较高（高于输出）、在 FET 中可能因高电压开关和较大电流而产生更大的损耗，以及输出电容器中的脉动电流。如果输出电流远远小于 1A，那么这些缺点通常就微不足道了。

降压

在通过较高输入电压驱动少量 LED 时，应选用降压转换器。它通常能够以最小的整体封装尺寸实现极高的效率。优势包括组件应力强度为小于等于 Vin 最大值和小于等于 Iout 值，以及低输出纹波电流（支持小型输出电容器）等。不足之处在于具有脉动输入电流，并可能在 FET 开关电压下出现振动声。一种不错的做法是将输出电容器与 LED 并联（而非接地），以简化控制环路。

反相升降压

反相升降压是一种“介于这两者之间”的拓扑选项，意思是转换器可用作降压或升压。即便输出为负，LED 其实也不在乎，不必因此而停下来。由于控制器参考的是 –Vout，因此电流感应电阻器反馈的连接类似于标准降压拓扑。事实上，一般很难发现它与降压拓扑之间的区别，原因是很多连接都是相同的，但电路工作不同。其优势包括既使用降压（或同步降压）控制器，还能获得降压-升压功能！缺点是较低的效率、较大的电流强度（类似于升压拓扑）、而且如果需要获得控制器启用，还需要进行电平转换。

SEPIC

单端初级电感转换器 (SEPIC) 是一款非反相升降压拓扑。电感器既可耦合（就像变压器一样），也可完全分立。优势包括类似于升压转换器的钳位开关工作（是低噪声、高开关频率的理想选择）和低输入纹波电流（适用于小型输入电容器）等。缺点是组件用量最多、效率较低、电流应力最高、而且其复杂控制环路最难理解（但在较低带宽下使用一般不成问题）。