【正文】 如果調(diào)光頻率必須很高或者信號(hào)轉(zhuǎn)換率必須很快，或者二者都需要，那么Buck調(diào)節(jié)器就是最好的選擇。這就需要系統(tǒng)設(shè)計(jì)者謹(jǐn)慎思考LED驅(qū)動(dòng)拓?fù)洹? 總而言之，LED光源的單純控制需要設(shè)計(jì)的初始階段就要非常小心。為了避免因?yàn)檫^(guò)壓失敗，我們需要輸出鉗制電路和/或誤差放大器。另外，必須要特別考慮系統(tǒng)回應(yīng)。如果空間和成本不允許的時(shí)候，下一個(gè)最好的原則就是一個(gè)串聯(lián)開(kāi)關(guān)（圖4）。在BuckBoost拓?fù)渲校⒙?lián)FET調(diào)光仍然不可能或者不切實(shí)際，這是因?yàn)樗枰粋€(gè)輸出電容（SEPIC，BuckBoost和flyback），或者輸出短電路（Cuk和zeta）中的未受控制得輸入電感電流。另外，Boost調(diào)節(jié)器不允許輸出電壓下降到輸入電壓以下。這是因?yàn)樵诔掷m(xù)傳導(dǎo)模式中（CCM），每個(gè)調(diào)節(jié)器都展示了一個(gè)右半平面零，這就使它很難達(dá)到時(shí)鐘調(diào)節(jié)器需要的高控制環(huán)帶寬。就像邏輯針腳調(diào)光一樣，控制環(huán)越快，回應(yīng)越好，帶有滯環(huán)控制的Buck調(diào)節(jié)器就會(huì)提供最好的回應(yīng)。這個(gè)方法的主要缺點(diǎn)是當(dāng)LED關(guān)閉的時(shí)候，電量被浪費(fèi)掉了，甚至在這個(gè)過(guò)程中，輸出電壓下降到電流偵測(cè)電壓。要關(guān)掉LED，驅(qū)動(dòng)電流要經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)分流，這個(gè)開(kāi)關(guān)就是一個(gè)典型的nMOSFET。對(duì)于真正的高速PWM調(diào)光，這兩個(gè)問(wèn)題都需要解決。 讓我們來(lái)看看一個(gè)沒(méi)有輸出電容的快速Buck調(diào)節(jié)器。在某些應(yīng)用中，PWM調(diào)光頻率必須超過(guò)音頻寬，達(dá)到25kHz或者更高。這些應(yīng)用需要高PWM調(diào)光頻率和高對(duì)比度，這就分別需要快速信號(hào)轉(zhuǎn)換率和短延遲時(shí)間。Cuk和zeta轉(zhuǎn)換器可以提供持續(xù)的輸出電感，但是當(dāng)更慢的控制環(huán)（和慢頻）被納入其中的時(shí)候，它們會(huì)落后。這樣保證了一個(gè)持續(xù)輸出電流，也就是說(shuō)，輸出電容被刪減掉?？刂崎_(kāi)關(guān)開(kāi)啟的過(guò)程中，電力傳輸同樣可以輕易地適應(yīng)滯環(huán)控制，甚至比最好的電壓模式或電流模式的控制環(huán)還要快。其一，Buck調(diào)節(jié)器是唯一能夠在控制開(kāi)關(guān)打開(kāi)的時(shí)候?yàn)檩敵龉╇姷拈_(kāi)關(guān)變換器。降低tSU 和 tSN要從硅設(shè)計(jì)和開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器拓?fù)鋬煞矫嫒胧帧?用PWM來(lái)優(yōu)化光源控制需要最小化上升和下降延遲，這不僅是為了達(dá)到最好的對(duì)比度，而且也為了最小化LED從零到目標(biāo)電平的時(shí)間（這里主導(dǎo)光波長(zhǎng)和CCT不能保證）。這是因?yàn)楣柙O(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)回應(yīng)時(shí)間中的低關(guān)斷電流。用開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器調(diào)光 基于開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的LED驅(qū)動(dòng)需要一些特別考慮，以便于每秒鐘關(guān)掉和開(kāi)啟成百上千次。在機(jī)器視覺(jué)和工業(yè)檢驗(yàn)應(yīng)用中常常需要更高的PWM調(diào)光頻率，因?yàn)楦咚傧鄼C(jī)和傳感器需要遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于人眼的反應(yīng)時(shí)間。另外，上限是由達(dá)到最小對(duì)比度來(lái)確定的。一般來(lái)說(shuō)，調(diào)光頻率（fDIM）越低，對(duì)比度越高，這是因?yàn)檫@些固定延遲消耗了一小部分的調(diào)光周期（TDIM）。如圖所示，tn表示從時(shí)間邏輯信號(hào)VDIM提升到足以使LED驅(qū)動(dòng)開(kāi)始提高輸出電流的時(shí)候的過(guò)渡延遲。這些延遲越長(zhǎng)，可以達(dá)到的對(duì)比度就越低（光強(qiáng)的控制尺度）。 調(diào)光頻率VS對(duì)比度 LED驅(qū)動(dòng)對(duì)PWM調(diào)光信號(hào)的不可忽視的回應(yīng)時(shí)間產(chǎn)生了一個(gè)設(shè)計(jì)問(wèn)題。這樣就會(huì)反過(guò)來(lái)降低輸出電流的精度，最終，輸出電流無(wú)法指定、控制或保證。驅(qū)動(dòng)中的容差、偏移和延遲導(dǎo)致了一個(gè)相對(duì)固定的誤差。幾乎每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)都要用到某種串聯(lián)電阻來(lái)辨別電流。這種精細(xì)控制在RGB應(yīng)用中特別重要，以混合不同顏色的光來(lái)產(chǎn)生白光。 LED生產(chǎn)商在他們的產(chǎn)品電氣特性表中特別制定了一個(gè)驅(qū)動(dòng)電流，這樣就能保證只以這些特定驅(qū)動(dòng)電流來(lái)產(chǎn)生的光波長(zhǎng)或CCT。同樣延伸到光源應(yīng)用里，混合多個(gè)單色LED也會(huì)存在同樣的問(wèn)題。高電流的時(shí)候，LED藍(lán)光占主導(dǎo)，光呈現(xiàn)藍(lán)色，從而達(dá)到了一個(gè)高CCT。 大多數(shù)LED包含一個(gè)發(fā)射藍(lán)光譜光子的區(qū)域，它透過(guò)一個(gè)磷面提供一個(gè)寬幅可見(jiàn)光。對(duì)于人眼來(lái)說(shuō)，很難察覺(jué)到紅、綠或藍(lán)LED中幾納米波長(zhǎng)的變化，特別是在光強(qiáng)也在變化的時(shí)候。對(duì)于單色LED來(lái)說(shuō)，其主波長(zhǎng)會(huì)改變。模擬調(diào)光不會(huì)引入潛在的電磁兼容/電磁干擾（EMC/EMI）頻率。推薦的PWM調(diào)光 模擬調(diào)光通?？梢院芎?jiǎn)單的來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用脈沖寬度調(diào)制（PWM）來(lái)設(shè)置周期和占空度（圖1）可能是最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)光的方法，并且Buck調(diào)節(jié)器拓?fù)渫軌蛱峁┮粋€(gè)最好的性能。一些應(yīng)用只是簡(jiǎn)單地來(lái)實(shí)現(xiàn)“開(kāi)”和“關(guān)”地功能，但是更多地應(yīng)用需求是要從0到100%調(diào)節(jié)光的亮度，而且經(jīng)常要有很高的精度。s output voltage to rise without bound. Clamping circuits for the output and/or the error amplifier are required to prevent failure due to overvoltage. These clamps are difficult to realize with external circuitry, hence series FET dimming is practical only with dedicated boost/buckboost LED driver ICs. In summary, proper control of LED lighting requires careful attention right from the start of the design process. The more sophisticated the light source, the more likely that PWM dimming will be used. This in turn requires the system designer to carefully consider the LED driver topology. Buck regulators offer many advantages for PWM dimming. If the dimming frequency must be high, or the slew rates must be fast, or both, then the buck regulator is the way to go. About the authors Sameh Sarhan is a staff applications engineer for the Medium Voltage/High Voltage Power Management group in Santa Clara, CA. He has been involved with power electronics in various forms since 1998, having worked for FRC Corp. and Vicor Corp. His experience includes the design of hard/soft switching power supplies from a few watts to 600 watts. Sameh received a bachelor39。s control loop must respond in an attempt to keep the output current constant. As with logicpin dimming, the faster the control loop, the better the response, and buck regulators with hysteretic control provide the best response. Fast PWM with boost and buckboost Neither the boost regulator nor any of the buckboost topologies ar