作为卤素灯低压照明的一种替代技术，led照明日益流行。与卤素灯泡不同的是，led没有效率低、可靠性差以及使用寿命短等问题的困扰。本文描述了一种在直流照明系统中驱动大功率led的新方法，这种解决方案能提供95%的效率、更长的使用寿命，并能承受更高的电气和机械冲击。

　　在图1所示的电路中，zxsc300系列dc-dc控制器驱动以降压模式工作的外部开关。表1列出了12v电源系统的材料清单。通过增加r2的值可提供更高的系统电压，例如，要得到24v的电压仅需将r2值改为2.2kω，同时电容c1也须有更高的额定电压，电路基本工作原理如下：

　　当q1导通时，电流流过led、电容c2和电感。当r1两端的压降达到i_sense引脚的阈值电压时，q1关断并保持一个固定时间，电感中的能量流过d1和led。经过这个固定时间后，q1重新导通，如此循环往复。

图1：使用降压模式dc-dc转换器的led驱动。

电路工作原理分析

　　下面对电路的工作原理进行更详细地分析，以得到电路参数及与系统设计相关的计算。下面从开关q1在一个固定时间t_on内导通开始分析。zxsc310将q1导通直至它在i_sense引脚上检测到19mv电压(标称值)，于是达到此阈值电压时q1上的电流为19mv/r1，称为i_peak。

　　当q1导通，电流从电源流出，流过c1和串联led。假设led正向压降为v_f，则剩下的电源电压将全部落在l1上，称为v_l1，并使l1上的电流以di/dt=v_l1/l1的斜率上升。其中di/dt单位为安培/秒、v_l1的单位为伏、l1的单位为亨。

　　q1 与 r1上的压降忽略不计，因为q1的导通电阻rds(on)很小，且r1上的压降总是小于19mv。19mv是q1的关断阈值电压，依据i_sense引脚的阈值电压设置。

v_in=v_f+v_l1

t_on=i_peakxl1/ v_l1

图2：12v系统的典型性能曲线。

　　由于将v_in减去led正向压降可得到l1两端的电压，故可算出t_on。因此，如果l1较小，则对于同样的峰值电流i_peak及电源电压v_in，t_on 亦较小。请注意，在电感电流上升到i_peak的过程中，电流流过led，因此led上的平均电流等于t_on上升期间及t_off下降期间的电流之和。

　　现在看一下q1关断期间(t_off)的情况。zxsc300系列dc-dc控制器的t_off在内部被固定为1.7us(标称值)，需要注意的是，如果用该值来计算电流斜坡，则其范围最小为1.2μs，最大为3.2μs。

　　为尽量减少传导损耗及开关损耗，t_on不能比t_off小太多。过高的开关频率会造成较高的dv/dt，因此建议zxsc300和310的最高工作频率为200 khz。假设固定t_off为1.7μs，则t_on最小值为5μs－1.7μs=3.3μs。然而这不是一个绝对限制值，这些器件已可在2至3倍该频率下工作，但转换效率会降低。

在t_off期间，储存在电感中的能量将被转移到led，只在肖特基二极管上有一些损耗。储存在电感中的能量为：

eq1

　　系统可以以连续或非连续模式工作，两者之间的差别及对平均电流的影响将在后面部分中解释。

　　如果t_off恰好是电流达到零所需的时间，则led中的平均电流将为i_peak/2。实际上，电流可能会在t_off之前达到零，此时平均电流将小于i_peak/2，因为在这个周期里有一段时间led的电流为零，这称为“非连续”工作模式。

　　如果经过1.7μs后电流没有达到零，而是下降到i_min，则称器件进入“连续”工作模式。led电流将在i_min与i_peak之间上升和下降(di/dt斜率可能不同)，此时平均led电流为i_min与i_peak的平均值。

图3：24v系统的典型性能曲线。

　　通过用实际值进行计算，上面的原理可运用于实际电路设计。例如，已知输出电压稳定的12v直流电源以及3个功率为1w的led(需要340ma工作电流)，即可参考图1所示的电路及表1列出的材料清单进行设计。该设计可工作在11v至18v电源电压范围内。

　　电源输入电压=v_in=12v，led正向压降=v_f=9.6v，v_in