高效便携式LED照明设计：驱动与拓扑优化

照明设计要考虑节能，选择LED等高效光源 #生活技巧# #家居装修建议# #照明设计要点#

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使用额外的 PWM 控制器可以使事情变得足够简单，但

会增加成本。LED驱动器也是电流模式控制器，这使得

问题进一步复杂化。电流检测（Current Sensing，

CS）引脚上需要有斜率补偿电路来稳定PWM占空比。

电流模式控制

电流模式控制发展早期的一个发现是，当占空比提高到

超过50%时，电流反馈环会变得开环不稳定。人们针对

此现象进行了全面的研究和分析。当占空比小于 50%

时，工作点的干扰会逐渐消失（见

图4）。

图4： 占空比小于0.5时，干扰消失

但当占空比大于50%时，标称工作点的干扰会随着每个

周期变大。这将导致与标称工作点的较大偏差并出现称

为“子周期振荡”的现象。

图5显示了此过程的开始。

图5： 占空比大于0.5时，干扰增大

通过向跳变级别（或检测的电流信号）添加“斜率补

偿”，可提高干扰开始增大时的占空比。图 6 显示了斜

率补偿的效果。

图6： 斜率补偿可以使任何占空比下的干扰

消失

如果将能量存储电感中下降电流的斜率称为 m

2

，则等

于 m

2

斜率一半的负斜率理论上会使任何占空比（最大

100%）下的干扰消失。这一特定量的斜率补偿还有另

外两个优势，一是平均电流不再是占空比的函数，二是

无需电压环操作即可抑制线路电压变化。

图 6 显示了斜

率补偿（其中 -m = m

2

/2）以及对平均电流的影响。尽

管让 -m = m

2

/2 的优势很明显，但实现起来很困难。在

实际中，最好使补偿多于 -m = m

2

/2，以确保高占空比

时不会发生振荡。

对于降压转换器，电流斜率m

2

等于VOUT/L。由于VOUT

是 LED 正向电压，因此这很容易计算。电感值可能有

20%的容差，因此应使用最高LED正向电压和尽可能最

低的电感值来计算最大电流斜率。

使用斜率补偿的电流模式控制

用于生成斜率补偿的实际电路使用互补 PWM 输出以及

通过

RC（图7中的R1/C1）元件给电容放电的晶体管。

晶体管关断时，电容从VCC 经电阻充电，并且电流检测

输入将添加一个斜率。记住，只有波形的第一部分需要

关注，因此请相应选择RC常数。

要获得完美斜坡，请使用电流源而不是电阻 R1 对电容

充电。

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