降压型LED驱动电源系统设计

序 言

LED 即发光二极管，是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。

LED 一般被称为第四代照明光源或绿色光源，具有高节能、利环保、寿命长、体积小、高亮度等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域；LED 灯作为一种新的照明用光源，正在逐渐得到大规模和大范围内的应用；LED 照明灯自身在节能，长寿，高能效，亮度方便可调节等方面的优异特性也符合现在倡导的低碳，环保的大趋势；目前，LED 照明在LED 背光，LED广告灯，LED 幕墙，大功率LED 路灯，LED 节能灯及日光灯，LED 显示等领域得到广泛深入的应用；预计在未来几年内，LED 灯将可能逐渐进入家庭照明，室内外照明等领域，成为一种重要的照明光源。决定 LED 灯的性能和寿命的核心部分是LED 恒流驱动电路，LED 灯的寿命（光亮度衰减）与驱动电流的稳定性和电流纹波或杂讯息息相关，LED 灯的可靠性主要取决于驱动芯片的可靠性和各种安全保护措施。

一 XL4011 LED 驱动电源方案

[1] 应用简要说明

XL4011 是一个150kHz 的固定频率PWM 降压DC-DC 转换器，1.2A 电流负载能力，该电路应用简单，外部元器件比较少。鉴于LED 领域的系统需求，内部除了常规的过流保护，过温度保护，输出短路保护外，还内置了专用LED 的CC,OVP;

CC 是通过电阻RCS 测量LED 电流并实现电流模式控制，在正常工作情况，LED 电流由0.155V 的PWM 控制器内部参考电压除以RCS 电阻值所决定。即I=0.155V/RCS,因为RCS 两端的电压降在正常工作条件下将一直保持在0.155V;

OVP 是通过电阻R1 和R2 测量输出电压并实现电压模式控制，一般OVP 设置为比正常输出电压高10%.在芯片正常工作的时候，CC 起作用；当CC 这一路出现问题，OVP 钳位输出电压，使LED 不会承受较大功率而烧毁！

PWM 调光这一块也可以调节4 脚FB 来实现，FB 基准为1.235V,一旦这一点电位高于1.235V,关闭输出！低于1.235V 芯片工作！由于芯片本身的频率只有150K,所以在一定占空比的条件下，PWM调光的速率不应该太快，建议在100KHZ-300KHZ使能端EN 脚控制芯片输出，EN 脚电位为低电平（0.8V 以下）或者悬空的时候，芯片有输出！EN脚电位为高电平（1.4V 以上），芯片关断输出！

其他几款同类型芯片如下：XL4001,XL6002,XL4101

[2]技术特点

（1）用于LED 全集成方案，系统成本低，可靠性高；

（2）IC 内部CC,OVP 都是通过控制PWM 实现的；因此，输出电压，输出电流，输出过压保护的精度更高，响应速度很快；内置过流保护、过温度保护等安全措施。

（3）XL4011 为40V 高压双极工艺制造，更加"皮实",应用于多种环境；由于其为150K 固定频率，使得LED 驱动的EMI 设计相对容易；

[3]降压型LED 驱动产品典型应用示意图

1. XL4001 典型应用电路及图示

测试数据见下图表，在输入电压36V,输出从1 颗灯到10 颗1W LED 灯，单路输出电流在350MA 时，室温16℃，测试整个系统的效率！温度测试点在芯片表面，整个系统最高可以做到10 串5 并，50 颗1WLED.一般建议使用在25W 以内。

 2. XL6002 典型应用电路及图示

测试数据见下图表，在输入电压36V,输出从1 颗灯到10 颗1W LED 灯，单路输出电流在350MA 时，室温16℃，测试整个系统的效率！温度测试点在芯片表面，整个系统最高可以做到10 串6 并，60 颗1WLED.一般建议在35W 以内。

 3. XL4101 典型应用电路及图示

测试数据见下图表，在输入电压 36V,输出从1 颗灯到10 颗1W LED 灯，单路输出电流在350MA 时，室温16℃，测试整个系统的效率！温度测试点在芯片表面，整个系统最高可以做到10 串6 并，60 颗1WLED.一般建议45W 以内。

 

二 XL4003+358 LED 驱动电源方案

[1] 应用简要说明

XL4003 是一个300kHz 的固定频率PWM 降压DC-DC 转换器，4A 电流负载能力，该电路应用简单，外部元器件比较少。鉴于LED 领域的系统需求，内部除了常规的过流保护，过温度保护，输出短路保护外，整个系统效率相当高。

CC 是通过电阻RCS 测量LED 电流并实现电流模式控制，在正常工作情况，LED 电流由VFB=0.8V的PWM 控制器内部参考电压经过一个358 运放8 倍，VFB=VCS*（1+R6/R5），选择R6,R5 适当的值，使得VCS=0.1V.即I=0.1V/RCS,因为RCS 两端的电压降在正常工作条件下将一直保持在0.1V,OVP 是通过D2 稳压二极管和R5,R6,R1 测量输出电压并实现电压模式控制，一般OVP 设置为比正常输出电压高20%.在芯片正常工作的时候，CC 起作用；当CC 这一路出现问题，OVP 钳位输出电压，使LED 不会承受较大功率而烧毁！根据LED 个数确定输出电压，如果输入输出电压相差在20%以内，就不需要接D2 稳压二极管，R1 短接。

PWM 调光这一块也可以调节2 脚FB 来实现，FB 基准为0.8V,一旦这一点电位高于0.8V,关闭输出！低于0.8V 芯片工作！由于芯片本身的频率只有300K,所以在一定占空比的条件下，PWM 调光的速率不应该太快，建议在100KHZ-500KHZ使能端EN 脚控制芯片输出，EN 脚电位为低电平（0.8V 以下）或者悬空的时候，芯片有输出！EN脚电位为高电平（1.4V 以上），芯片关断输出！

其他几款同类型芯片如下：XL4005,XL4012

[2] 技术特点

（1）全内置型单片高电压、高频率、高效率、大电流、高可靠性、高性价比集成电路。

（2）系统设计简单、方便灵活、高功率密度。

（3）常规的过流保护，过热保护，输出短路保护都内置。

（4）高效率，在输入电压20V-30V,输出功率50W 时效率高达90%以上。

[3] 降压型LED 驱动产品典型应用示意图

1.XL4003+358 典型应用电路及图示

测试数据见下图表，在输入电压24V,输出7 颗1W LED 灯，单路输出电流在350MA 时，不断并上相同数量的LED,室温20℃，测试整个系统的效率！温度测试点在芯片表面，整个系统最高可以做到7 串15 并，颗1W LED.一般建议60W 以内。

 

2.XL4005+358 典型应用电路及图示

测试数据见下图表，在输入电压24V,输出7 颗1W LED 灯，单路输出电流在350MA 时，不断并上相同数量的LED,室温20℃，测试整个系统的效率！温度测试点在芯片表面，整个系统最高可以做到7 串20 并，140 颗1W LED.一般建议70W 以内。

3.XL4012+358 典型应用电路及图示

测试数据见下图表，在输入电压24V,输出6 颗1W LED 灯，单路输出电流在350MA 时，不断并上相同数量的LED,室温20℃，测试整个系统的效率！温度测试点在芯片表面，整个系统最高可以做到6 串28 并，168 颗1W LED.一般建议80W 以内。