張微微

（江蘇開放大學(xué)教務(wù)處，南京210019）

基于反饋控制的高能效LED驅(qū)動電路設(shè)計(jì)

張微微*

（江蘇開放大學(xué)教務(wù)處，南京210019）

為提高可調(diào)光發(fā)光二極管（LED）的靈活性和能量效率，提出了一種基于反饋控制的LED驅(qū)動器。該驅(qū)動電路采用了自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)技術(shù)，使線性電流調(diào)節(jié)器的功率損耗降到了最低。并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的基于電阻數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的數(shù)字控制機(jī)制，可用于饋送dc-dc轉(zhuǎn)換器的模擬反饋輸入。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，提出的數(shù)字控制方法靈活性和穩(wěn)定性較高，且能夠有效控制調(diào)節(jié)速度。當(dāng)輸入電壓為26 V時(shí)，LED驅(qū)動器能夠提供較寬的5 V～40 V輸出電壓范圍，獲得了較大的靈活性。在輸出電流為680 mA時(shí)，穩(wěn)定狀態(tài)下的精確度超過97.7%，頻率為1 kHz且最短的接通持續(xù)時(shí)間為4 μs，系統(tǒng)的峰值效率達(dá)94.1%。

發(fā)光二極管驅(qū)動器；反饋控制；脈沖寬度調(diào)制調(diào)光；能量效率

發(fā)光二極管（LED）在顯示照明、交通信號燈、汽車制造行業(yè)等各領(lǐng)域越來越受到歡迎［1-2］，其主要優(yōu)點(diǎn)是能效高、使用壽命較長，且不含有毒成分［3-4］。由于LED的應(yīng)用越來越廣泛，使得設(shè)計(jì)高能效的驅(qū)動電路顯得尤為重要。通過調(diào)光可以減少燈具的能耗，增效節(jié)能，因此就室內(nèi)照明而言，驅(qū)動器的設(shè)計(jì)方案應(yīng)同時(shí)提供調(diào)光功能。眾所周知，控制LED亮度的常用辦法是通過振幅調(diào)制或脈沖寬度調(diào)制（PWM）調(diào)整LED的正向電流，原因在于光通量幾乎是與LED電流成正比關(guān)系［5］，因此此項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是優(yōu)化電流的PWM控制技術(shù)。

目前，許多學(xué)者提出了多種降低損耗的方法和優(yōu)化驅(qū)動器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來獲得最大效率［6-8］。常用方法是通過采用DC-DC轉(zhuǎn)換器使線性電流調(diào)節(jié)器的電壓降到最小。結(jié)果表明，柵源電壓（VGS）或者漏極電位（VD）均可作為反饋控制信號用于電壓調(diào)節(jié)回路。參考文獻(xiàn)［9］提出將單端初級電感轉(zhuǎn)換器（SEPIC）用于電源和電壓控制的策略，轉(zhuǎn)換器上附有多個(gè)帶有PWM調(diào)光功能的并聯(lián)電流調(diào)節(jié)器。

本文提出了一種基于反饋控制的LED驅(qū)動器設(shè)計(jì)方案，將不同LED通道上功率MOSFET的最大VGS作為電壓調(diào)節(jié)回路的控制變量，并且將模擬反饋直接用于PWM。出于效率的考慮，將電流調(diào)節(jié)器的功率MOSFET保持在線性區(qū)域內(nèi)非常重要。實(shí)際上，這對調(diào)制器增益提出了較高的要求，為了獲取較高效率，調(diào)制器增益必須非常低。然而，增益非常低的離散調(diào)制器是不切實(shí)際的［9］。參考文獻(xiàn)［3］采用了相似的理念，即：使用SEPIC和多個(gè)并行LED串以及PWM開關(guān)的線性電流調(diào)節(jié)器。模擬反饋控制可用于自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)，其中包括兩個(gè)運(yùn)算放大器及多個(gè)電阻器。使用并行LED串漏極電位的最小值來控制反饋回路。

提出的可調(diào)光LED驅(qū)動器帶有數(shù)字自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)，且輸出電壓范圍非常廣。在電壓控制回路中使用了電阻式數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)為降壓升壓轉(zhuǎn)換器的反饋提供了模擬反饋信號。對提出的系統(tǒng)進(jìn)行了性能評估，并進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，提出的數(shù)字控制方法靈活性和穩(wěn)定性較高，且驅(qū)動電路滿足了高能效和高電流精確度的要求。

1　提出的基于反饋控制的LED驅(qū)動器

圖1顯示了提出的可調(diào)光LED驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)包括3個(gè)主要功能模塊：用于電源控制的降壓升壓轉(zhuǎn)換器、用于亮度控制的PWM開關(guān)線性電流調(diào)節(jié)器以及用于自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)的帶有電阻式DAC的反饋控制，數(shù)字反饋控制可用于自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)。

圖1　提出的帶有數(shù)字反饋控制的可調(diào)光LED驅(qū)動器結(jié)構(gòu)示意圖

從圖1可看出，降壓升壓轉(zhuǎn)換器與單個(gè)LED串連接起來。實(shí)際上，通過使用多個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通道及微控制器（μC）的PWM輸出，可將本文提出的設(shè)計(jì)理念延伸至多個(gè)并行的LED串［10］。

盡管如此，本文的重點(diǎn)仍在于具有一個(gè)通道的LED驅(qū)動器，以證實(shí)研發(fā)的數(shù)字自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)的功能，并在效率及回路穩(wěn)定性方面對系統(tǒng)性能做出評估?？傮w目標(biāo)是：在保證穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，實(shí)現(xiàn)較寬的輸出電壓范圍以獲得最大的靈活性。與文獻(xiàn)［5，9］提出的方法相似之處在于，應(yīng)確保電流調(diào)節(jié)器上的電壓降VD最小，以便大大降低了效率，原因在于其控制著靜態(tài)損耗。提出的自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)將晶體管T2的漏極電位VD當(dāng)作反饋控制變量。下文會介紹上面提及的主要系統(tǒng)部件，并且突出強(qiáng)調(diào)每個(gè)模塊的重要方面及注意事項(xiàng)。

2　功能模塊設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)較寬的輸出電壓范圍，可以獲取最大的設(shè)計(jì)靈活性［2］。因此，需要選取降壓升壓轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)本文提出的驅(qū)動器。轉(zhuǎn)換器的輸出電壓通常為26 V，直接供給LED。選取的降壓升壓控制器可以處理38 V的輸入電壓［4］。限制最大輸出電流及最大可用功率的是晶體管Ta-Td、感應(yīng)器L=68 μH、檢測電阻Rsense，1等外部部件。應(yīng)注意：使用的功率轉(zhuǎn)換器受PWM控制，并且在固定的頻率下運(yùn)行。正如本文稍后所講，降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓由RA和RB的電阻式分壓器進(jìn)行設(shè)置，其中RB的數(shù)值由電阻式DAC確定。

設(shè)置 LED電流為 ILED=680 mA，工作頻率為400 kHz，以便實(shí)現(xiàn)較寬的輸出電壓范圍。假設(shè)每個(gè)LED的正向電壓為VF≤3.6 V，連續(xù)驅(qū)動10個(gè)LED是可能實(shí)現(xiàn)的。由于LED是電流控制型設(shè)備，必須非常精確地調(diào)節(jié)和調(diào)整LED電流的絕對電平。在模擬調(diào)光的情況下，這會變得非常明顯，原因在于感知亮度幾乎與LED正向電流成正比。實(shí)際上，在PWM調(diào)光的情況下，精確的電流控制同樣重要，可以使色移降到最低。因此，電流調(diào)節(jié)器必須補(bǔ)償LED電源電壓VDD，LED的變化或LED正向電壓VF的變化，變化可能由溫度波動引起。提出的設(shè)計(jì)考慮了包括降壓升壓轉(zhuǎn)換器的電壓紋波及負(fù)載變化造成的電壓驟降。因此，設(shè)計(jì)要素必須包括的一定的電流調(diào)節(jié)器壓降安全余量。為了使余量最小，希望能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換器的低壓紋波及負(fù)載瞬變的小幅降落，以便提高效率。

此外，為了獲得較高PWM頻率和較寬調(diào)光范圍，要求接通和斷開時(shí)間非常短。提出的設(shè)計(jì)利用了線性電流調(diào)節(jié)器的典型結(jié)構(gòu)，如圖1所示。為了使接通和斷開時(shí)間非常短，選取了門容量低的MOSFET及高速運(yùn)算放大器。電流調(diào)節(jié)器的最短PWM接通持續(xù)時(shí)間確定了最小亮度。提出的驅(qū)動器可實(shí)現(xiàn)的最短接通持續(xù)時(shí)間為 tPWM，on，min=4 μs。PWM調(diào)光頻率設(shè)置為1 kHz，因此，最小的占空比為0.4%。PWM分辨率為16 bit。

通過脈沖調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓Vref實(shí)現(xiàn)了PWM調(diào)光。當(dāng)T1不導(dǎo)電時(shí)（VPWM=0），電阻器Rset，2會將PWM輸入拉低，目標(biāo)電流設(shè)置為零。從圖1可看出，添加較小電阻Ry和較大上拉電阻Rx可以校正OP的輸入偏移電壓，較小電阻Ry嵌入在反饋路徑，較大上拉電阻Rx可以提升負(fù)輸入。為了避免出現(xiàn)過沖和振蕩，需要電容器Ccomp，1和Ccomp，2進(jìn)行補(bǔ)償。

3　提出的電阻式DAC反饋控制方法

由圖1和圖2中RA和RB的電阻式分壓器對降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓VDD，LED進(jìn)行設(shè)置。為了實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)，可通過數(shù)字控制字bDAC調(diào)整電阻RB。圖2是反饋控制回路。如果電源電壓VDD，LED上升，漏極電位VD也會增加。數(shù)字控制會削減控制字bDAC，電阻RB也會較大。所以，VDD，LED會再次下降。實(shí)際上，可將電流源VD的下降減到最低，電流源VD是主要的控制參數(shù)。

圖2　使用了電阻式DAC的數(shù)字反饋控制回路

在本文提出的實(shí)施方案中，為電阻式DAC選擇的分辨率為NDAC=8 bit?？煽闯?，電阻R1～R8必須具有二進(jìn)制加權(quán)值，并且：

可根據(jù)下列等式計(jì)算出DAC的總電阻RB。

其中，bDAC是0～（2NDAC-1）范圍內(nèi)的二進(jìn)制輸入值。此關(guān)系式表明VDD，LED依賴于二進(jìn)制控制字碼bDAC。因此，代入給定的bDAC值，可根據(jù)下列等式計(jì)算出降壓升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓VDD，LED。

選取的降壓升壓轉(zhuǎn)換器將反饋針的電壓VFB調(diào)至0.8 V。與數(shù)控電阻R1～R8并行的電阻器Rmax設(shè)置了最小電阻 RB，并且與 RA一起確定了最小的VDD，LED。應(yīng)注意：電阻式分壓器僅能夠降低反饋電阻RB，因此，可以為VDD，LED設(shè)置較高的理想值。所以，8 bit電阻式DAC的分辨率連同為R1挑選的數(shù)值會對最大的輸出電壓進(jìn)行分配。

在VDD，LED，min=5 V到VDD，LED，max=40 V的較寬調(diào)整范圍內(nèi)，代入選取的數(shù)值，可逐步將VDD，LED變?yōu)閂step= 143.75 mV。需注意：bDAC局限于某一數(shù)值，該數(shù)值與低于降壓升壓控制器最大額定值38 V的輸出電壓相對應(yīng)。如果將DAC值設(shè)置得過高，可能會對降壓升壓控制器造成損壞。由于晶體管T2的漏極電位VD被當(dāng)作反饋控制變量，當(dāng)LED電流穩(wěn)定時(shí)，PWM周期開始不久之后時(shí)間固定點(diǎn)上的微控制器會檢測到此漏極電位。顯然，預(yù)測量延遲必須短于電流調(diào)節(jié)器的最短接通持續(xù)時(shí)間。

圖3　數(shù)字自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)的流程圖

圖3是數(shù)字自適應(yīng)電壓控制法。交替對輸出電壓VDD，LED和漏極電位VD進(jìn)行測量。在m測量之后，對記錄的電壓等級平均值進(jìn)行計(jì)算和評估。求取多個(gè)周期內(nèi)VD的平均值不僅可以獲得更加精確的漏極電位值，而且也可以確定電壓控制回路的調(diào)節(jié)速度。實(shí)際上，調(diào)整平均周期數(shù)會使控制回路中的延遲不同，所以，也就保證了回路的穩(wěn)定性。

由于本文提出的系統(tǒng)包括3個(gè)不同的控制回路，即：電流調(diào)節(jié)、降壓升壓控制及自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)，需保證回路與回路之間不會形成干擾。與其它兩個(gè)速度快的控制回路形成對比，極力降低自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)的速度可以確保所需的解耦。通過控制平均周期數(shù)會實(shí)現(xiàn)對調(diào)節(jié)速度的精確定時(shí)控制。隨后，將VD，mean與多個(gè)閾值進(jìn)行比較。在本文提出的實(shí)施方案中，希望漏極電位保持在VD，min=400 mV與VD，max=55 0 mV≥VD，min+Vstep之間，原因在于電流調(diào)節(jié)器需要至少400 mV的余量對電源電壓或LED正向電壓的波動作出反應(yīng)。通過增加電阻式DAC的分辨率可使窗口最小化。

如果實(shí)測漏極電位的較大偏差超過Vhigh=2 V或低于Vlow=0.1 V，步長會增加至10，這樣會提升電壓變化較大情況下的調(diào)節(jié)速度，尤其是在大量LED通電的情況下。電阻R1～R8的公差不會對自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)的性能產(chǎn)生影響，原因在于會對VD進(jìn)行連續(xù)測量，且會對任何偏差誤差進(jìn)行補(bǔ)償。即使DAC因某些點(diǎn)上的公差變成非單調(diào)，控制回路仍會保持穩(wěn)定。bDAC的新值會直接正向饋送至電阻式DAC，會相應(yīng)地切換電阻器。數(shù)字控制算法會提供最大的靈活性，原因在于該算法允許確定bDAC的最大值和最小值。其中bDAC，min設(shè)置為零，bDAC，max設(shè)置為200，與最大電壓32.3 V相對應(yīng)。

4　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了評估提出的LED驅(qū)動器和其控制方法的性能，進(jìn)行了實(shí)際電路測試。圖4是制作的測試板。從中可看出，該測試板包括多個(gè)連接器，用于測量各自模塊的電流和電壓。這樣就可能會測量包括所有部件功率損耗在內(nèi)的系統(tǒng)效率，包括微控制器和開關(guān)電源。

圖4　測試板照片

4.1降壓升壓轉(zhuǎn)換器性能

實(shí)際上，提出的LED驅(qū)動器實(shí)現(xiàn)的寬輸出電壓范圍會影響轉(zhuǎn)換器的效率η。圖5是恒定輸出電流為680 mA時(shí)降壓升壓轉(zhuǎn)換器在輸入電壓為12和26 V條件下的效率曲線。

圖5　降壓升壓轉(zhuǎn)換器的實(shí)測效率

如圖5所示在整個(gè)輸出電壓的范圍內(nèi)，均實(shí)現(xiàn)了較高的效率。出于安全考慮，繪制曲線時(shí)最大電壓僅為32.3 V。由于最大值為bDAC，max=200，才設(shè)定了此限制。從中可看出，全部輸出電壓未達(dá)到Vin=12 V，原因在于輸入電流受到了Rsense，1的限制（見圖1），Rsense，1在26 V條件下運(yùn)行。在下列測量中，Vin固定為26 V。降壓升壓控制器IC在400 kHz的固定工作頻率下運(yùn)行，考慮到效率，由額外的5 V電源提供。

4.2電流調(diào)節(jié)器性能

開關(guān)電源的輸出會影響電流調(diào)節(jié)器的性能，例如，通過固有電壓紋波或因負(fù)載瞬變引起的電壓驟降。圖6和圖7是LED電流ILED的平均和單次測量結(jié)果，用以獲得6個(gè)LED中的最小PWM占空比。除了4個(gè)時(shí)間點(diǎn)上的噪聲畸變不同以外，兩條曲線幾乎一樣。高頻噪聲來自降壓升壓級的電源開關(guān)。

進(jìn)一步觀測得出，就PWM調(diào)光頻率而言，轉(zhuǎn)換器晶體管會在任意的時(shí)間間隔內(nèi)切換。因此，在平均電流中無法看見噪聲感應(yīng)。實(shí)際上，在室內(nèi)照明中，高頻噪聲會變得不相干，原因在于人類的眼睛也會平均分配感受到的亮度，無法發(fā)現(xiàn)電流中的波動。此外，在穩(wěn)定性、穩(wěn)健性、精確度或安全工作區(qū)方面，開關(guān)噪聲不會對電流調(diào)節(jié)器或LED構(gòu)成威脅。如此看來，較短的接通和斷開時(shí)間是可以實(shí)現(xiàn)的。電流需要大約2 μs來穩(wěn)定在理想的水平上，然而，幾乎瞬間就會斷開。在穩(wěn)態(tài)條件下，測量到的LED電流為ILED≈708 mA，與標(biāo)稱值的偏差低于1.09%。為了確定測量LED電流方差，需要進(jìn)行額外的測量。首先，圖8是LED電流及電源電壓的實(shí)測分布圖。在這種情況下，如果電壓偏差會影響LED電流，這種影響就會顯而易見。我們清楚地認(rèn)識到：電壓紋波遠(yuǎn)低于10 mV，可忽略不記。然而，正如所料，開關(guān)電源的高頻峰值會對電流造成影響。在非常短的時(shí)間間隔內(nèi)觀測到的電流峰值多達(dá)50 mA。如上所述，這些峰值不會對電流調(diào)節(jié)器的性能造成顯著影響。其次，圖9是實(shí)測LED電流與標(biāo)稱值偏差的百分比。從中可看出，偏差低于1.09%。因此，電流的精確度至少為97.7%。

圖6　LED平均電流ILED的測量結(jié)果

圖7LED電流的單次測量結(jié)果

圖8　一段時(shí)間內(nèi)LED電流ILED及電源電壓VDD，LED的實(shí)測分布圖

圖9　根據(jù)調(diào)光水平得出的有關(guān)標(biāo)稱值的ILED實(shí)測電流精確度

4.3自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)性能

圖10～圖12是提出的帶有數(shù)字自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制狀態(tài)。

圖10　提出的數(shù)字控制法后在啟動階段VDD，LED的實(shí)測自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)。

圖11　VDD，LED的實(shí)測自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)。

圖12　VDD，LED的實(shí)測自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)

在所有情況下，3個(gè)LED均被當(dāng)作降壓升壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)載，原因在于：LED的數(shù)量越少，越能更好地觀察調(diào)節(jié)過程。在一段時(shí)間內(nèi)對輸出電壓VDD，LED進(jìn)行測量，卻會連續(xù)不斷地接通LED（PWM占空比為100%）。通過研究LED驅(qū)動器的啟動行為，可看出調(diào)節(jié)機(jī)制運(yùn)行良好、迅速且穩(wěn)定。越接近目標(biāo)電壓，自適應(yīng)電壓控制器的步長就會從十減少到一，使調(diào)整更加精確。在提出的實(shí)驗(yàn)測試中，根據(jù)為電阻式DAC選取的數(shù)值，步長Vstep=143.75 mV。

圖11中，對更長時(shí)間內(nèi)的調(diào)節(jié)行為進(jìn)行了測量。從中可看出，一段時(shí)間之后電壓會下降，LED的熱傳輸會導(dǎo)致正向電壓下降。顯然，數(shù)字自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)會對此效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償，并且會相應(yīng)地調(diào)整VDD，LED。考慮到能量效率，此特性十分重要，因?yàn)楣β蕮p耗可以降到最低。曲線圖表明電源電壓在大約6.5 s后減少了兩個(gè)電壓級。實(shí)際上，節(jié)約的功率大約為：

當(dāng)總功耗為Ptotal=6.86 W時(shí)，如果未進(jìn)行補(bǔ)償，效率會降低3%。圖12說明系統(tǒng)對電壓跳變的反應(yīng)相對迅速且穩(wěn)定。僅使用兩個(gè)LED操作系統(tǒng)，直到時(shí)間點(diǎn)顯示為0 ms為止。然后，在某一時(shí)間內(nèi)打開第3個(gè)LED的旁路開關(guān)，且在幾百毫秒之后會再次進(jìn)行。此實(shí)驗(yàn)的目的在于模擬LED的短路故障。由于自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)非常迅速且穩(wěn)定，如果LED發(fā)生故障，就可以避免電流調(diào)節(jié)器出現(xiàn)過熱、故障或使用壽命減少等問題。

5　性能對比分析

對于效率測量結(jié)果，考慮到了提出的帶有自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)LED驅(qū)動器的所有零件，如圖1所示。測量結(jié)果如圖13所示。

圖13　包含LED驅(qū)動器、微控制器及開關(guān)電源在內(nèi)的整個(gè)控制系統(tǒng)的實(shí)測效率。

在所有情況下，根據(jù)PWM占空比，對多個(gè)LED配置的效率進(jìn)行測量。從中可看出，在非常廣的調(diào)光范圍和不同的LED組件內(nèi)獲取了非常高的能量效率。當(dāng)占空比為92%時(shí)，峰值效率達(dá)η=94.1%。

提出的LED驅(qū)動器與其他類似文獻(xiàn)的性能比較結(jié)果，如表1所示。前兩種方法［5，9］同樣也使用了自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)，然而，其它系統(tǒng)只限于單個(gè)dc-dc轉(zhuǎn)換器。可看出，在控制速度、精密度、穩(wěn)定性及輸出電壓范圍方面，本文提出的數(shù)字控制法均表現(xiàn)良好，并提供了額外的靈活性。由于基準(zhǔn)參考是傳統(tǒng)的dc-dc轉(zhuǎn)換器，相較于本文提出的LED驅(qū)動器，它們效率更高，但電流精確度卻更差。盡管［10］調(diào)研工作中的效率略勝一籌，DC的平均電流精確度比本文提出的系統(tǒng)幾乎差1%。此外，參考文獻(xiàn)［10］中LED驅(qū)動器的電流紋波非常高。然而，電流精確度及紋波是LED照明系統(tǒng)的重要質(zhì)量度量。

表1　不同LED驅(qū)動器的性能比較

6　結(jié)論

本文提出一種基于電阻式DAC反饋控制的高效LED驅(qū)動器，可用于自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)。提出的數(shù)字控制法能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)現(xiàn)較大的靈活性，原因在于此方法能夠精確地定時(shí)控制調(diào)節(jié)速度及回路的穩(wěn)定性。測試結(jié)果表明，當(dāng)PWM占空比為92%時(shí)，通過驅(qū)動6個(gè)大功率LED，包括微控制器和降壓升壓控制器電流損耗在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)峰值效率為94.1%。當(dāng)頻率為1 kHz且最短接通持續(xù)時(shí)間為4 μs時(shí)，可實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)光。在較大的調(diào)光范圍內(nèi)，當(dāng)LED標(biāo)稱電流為ILED=680 mA時(shí)，LED電流的精確度大于97.7%。由于輸出電壓范圍較寬即5 V～40 V，使用的LED驅(qū)動器可靈活應(yīng)用于各種照明設(shè)備。

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張微微（1982-），女，漢族，遼寧撫順人，江蘇開放大學(xué)實(shí)驗(yàn)師，碩士。主要研究方向?yàn)殡娮有畔⒓夹g(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，系統(tǒng)開發(fā)。

The Design of Driving Circuit for High Efficiency LED Based on Feedback Control

ZHANG Weiwei*
（Teaching Affairs Office，Jiangsu Open University，Nanjing 210019，China）

In order to improve the flexibility and energy efficiency of tunable light emitting diode（LED），a LED driver based on feedback control is proposed.The driving circuit uses the adaptive voltage regulator technology，so that the power loss of the linear current regulator is reduced to a minimum.The digital control system based on digital analog converter is designed，which can be used to feed the analog feedback input of DC-DC converter.The experimental results show that the proposed method has high flexibility and stability，and can effectively control the speed of adjustment.When the input voltage is 26 V，the LED driver is able to provide a wide range of 5 V～40 V output voltage，and the greater flexibility is obtained.At the output current of 680 mA，the accuracy of the stable state is more than 97.7%，the frequency is 1 kHz and the shortest time is 4 μs，the peak efficiency of the system is 94.1%.

light emitting diode driver；feedback control；pulse width modulation dimming；energy efficiency

TN206

A

1005-9490（2016）05-1192-07

2015-10-14修改日期：2015-11-11

EEACC:4260D；126010.3969/j.issn.1005-9490.2016.05.034