中心議題：

• 基於Buck變換器的LED驅動器與常規的Buck變換器的設計差異
• AOZ0181反饋環路的設計過程
• 不能直接測量Buck型LED驅動器增益裕量和相位裕量的原因

解決方案：

• 采樣低驅動電壓來降低LED功耗，提高效率
• 輸出電壓由串聯的LED的正向壓降確定
• 在FB管腳加電壓跟隨器

目前，基於降壓型Buck變換器的LED驅動器廣泛應用於通用的照明係統，如一些樓宇和草地的照明，通常使用交流適配器從110V/220V交流市電得到12V/24的直流電壓，然後12V/24輸出接一個Buck變換器
，用於驅動LED

；在汽車係統中
，也是用12V/24V的直流電池供電
，所以汽車內部和車燈采用LED作光源時，也是需要BUCK型LED驅動器。Buck降壓型LED驅動器可以輸出大的電流，同時電源的效率比升壓驅動器高

，但是Buck降壓型LED驅動器所驅動的LED的數目取決於LED的正向壓降和輸入的電壓。

Buck降壓型LED驅動器和通用BUCK降壓型變換器的設計相同
，但對於反饋環路的增益裕量和相位裕量的測試，卻和通常的Buck降壓型變換器有很大的不同，這是由於LED驅動器的特性決定的，本文將會討論這個有趣的問題。

1. Buck降壓型LED驅動器特點

Buck降壓型LED驅動器和通用Buck降壓型變換器最大的不同在於參考電壓的差異。通用Buck降壓型變換器的參考電壓通常是0.8V，1.25V等，用於設定輸出的電壓，輸出電流變化時
，輸出電壓保持恒定，輸出的負載和輸出電容並聯，如圖1 所示。Buck降壓型LED驅動器的參考電壓通常是0.25V，0.2V
，0.1V，用於設定LED的驅動電流，並保持LED的電流恒定。由於設定LED的驅動電流的取樣電阻和LED串chuan聯lian
，因yin此ci參can考kao電dian壓ya越yue低di，取qu樣yang電dian阻zu的de功gong耗hao就jiu越yue小xiao。如ru果guo參can考kao電dian壓ya過guo低di，由you於yu電dian流liu信xin號hao的de取qu樣yang信xin號hao太tai小xiao，容rong易yi受shou外wai幹gan擾rao
，影ying響xiang取qu樣yang的de精jing度du；此外，同樣的電流所要求的取樣電阻值太小
，也不容易選購。

在Buck降壓型LED驅動器中

，LED電流設定電阻有低端和高端電流取樣兩種方式，如圖1 suoshi。diduandianliuquyangzhijieduidijiancedianliu，shejijiandan，danrongyishoudaogongmodeganrao
，quyangjingducha。gaoduandianliuquyangburongyishoudaogongmodeganrao，quyangjingdugao，danxuyaochadongfangdaqi。

2. AOZ1081工作特點

本文將基於AOZ1081來介紹反饋環的設計，因此先介紹一下AOZ1081的工作特點。AOZ1081是一款降壓型Buck變換器，工作於電流模式，其特點可以讓它配置成LED驅動器
，同時也可以作為通用Buck變換器使用。其特點如下：

（1）內置了低端的續流二極管，因此無需外加肖特基二極管
；
（2）具有內部的軟起動

，因此無需外加軟起動電容；
（3）0.25V的參考電壓，保證電流取樣精度同時降低電流設定電阻的功耗；
（4）輸入工作電壓為4.5V到16V，具有Power On Reset POR功能
，輸入電壓到4V時開始工作
，輸入電壓低於3.7V
，關斷；
（5）具有連續的1.8A最大的輸出電流；
（6）占空比從12%到100%
，輸入輸出壓差低時可以工作於LDO方式
；
（7）1MHz的工作頻率
，可以使用小體積的電感和電容； （9）具有過流保護OCP和輸出過壓保護OVP
；
（10）芯片具有過溫保護OTP功能。

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3. 反饋設計

BUCK降壓型LED驅動器仍然工作於峰值電流模式，其外環是取樣LED的電流，反饋環路維持LED電流恒定，這樣，輸出的電壓就由串聯的LED的正向壓降來決定。

和通用的峰值電流模式一樣，LED驅動器功率級由一個零點和一個極點組成：

其中：CO為輸出電容，ESR為輸出電容等效串聯電阻
，RL為等效負載電阻。

如果采用RC串聯網絡RC和CC連接在AOZ1081的COMP管腳和地之間，相當於增加一個零點和一個極點的補償：
其中：GEA是誤差放大器的跨導，對於AOZ1081，為200•10-6A/V， GVEA為誤差放大器的增益
，500V/V。

係統的穿越頻率fC決定係統的帶寬

，帶寬越大，係統的響應越快，但容易受到高頻的幹擾。通用帶寬設為開關頻率的1/10，對於AOZ1081
，開關頻率為1M左右，因此穿越頻率可選取小於75K。所以，反饋網絡可以用下式計算：
其中：VFB是參考電壓，對於AOZ1081
，為0.25V ，GCS為電流檢測電路的跨導，對於AOZ1081，為5.64A/V。

RC和CC形成的零點通常放大主極點fP1附近，但要低於1/5的穿越頻率，所以：

4. BUCK降壓型LED驅動器反饋測量

對於通用BUCK降壓型變換器
，可以直接在反饋分壓電阻器上部電阻中
，直接串接一個100歐姆的電阻R

，由R注入測試信號，測量增益裕量和相位裕量
，用於決定的係統的穩定程度
，如圖2所示。注意到
，相對於輸出的負載電阻，此回路相當於一個高阻抗回路，因此不影響係統的正常工作。


但是對於LED驅動電路，不能直接將100歐姆的信號注入電阻串聯在LED的回路中
，因此，LED回路是恒流工作，串入電阻後
，就改變了的輸出的電壓和輸出功率，係統不是正常的工作狀態。

這(zhe)樣(yang)，就(jiu)必(bi)須(xu)引(yin)入(ru)一(yi)種(zhong)隔(ge)離(li)的(de)電(dian)路(lu)，使(shi)注(zhu)入(ru)的(de)信(xin)號(hao)不(bu)影(ying)響(xiang)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。通(tong)常(chang)
，電(dian)壓(ya)跟(gen)隨(sui)器(qi)具(ju)有(you)阻(zu)抗(kang)變(bian)化(hua)，也(ye)就(jiu)是(shi)其(qi)輸(shu)入(ru)相(xiang)當(dang)於(yu)開(kai)路(lu)，輸(shu)出(chu)相(xiang)當(dang)於(yu)短(duan)路(lu)，同(tong)時(shi)
，時(shi)還(hai)具(ju)有(you)緩(huan)衝(chong)的(de)作(zuo)用(yong)，也(ye)就(jiu)是(shi)在(zai)信(xin)號(hao)源(yuan)和(he)負(fu)載(zai)之(zhi)間(jian)緩(huan)衝(chong)
，將(jiang)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)無(wu)損(sun)耗(hao)的(de)輸(shu)出(chu)。因(yin)此(ci)，可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)圖(tu)3的電路測量LED驅動器的環路穩定性。



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基於AOZ1081設計LED驅動器
，輸入電壓4.5 V到16 V
，輸出為一個HB LED
，;使用Venable的3120測量環路，Rc=61.9kohm，Cc=820pF，測量波形和結果如圖4和表1所示。


可以用圖5的負載跳變來驗證係統的穩定性，MOS驅動信號的頻率為1kHz，負載電流從35mA到350mA跳變，波形如圖6所示

5. 結論

1）基於BUCK降壓型變換器LED驅動器需要低的參考電壓，降低LED電流設定電阻所產生的功耗，從而提高效率。
2）基於BUCK降壓型變換器LED驅動器仍然是峰值電流模式，外環采樣的采樣信號是LED的電流
，輸出電壓由串聯的LED的正向壓降確定。
3）在FB管腳加電壓跟隨器
，可以隔離電流取樣電阻和用於測量相位裕量的信號注入電阻
，保持正確的測量。