前言
一个典型的高效率LED驱动器电路通常可作为一个提供恒流输出（constant current output）的开关式转换器。这些转换器有数种不同的拓朴形态（topology），如降压（buck）、升压（boost）和返驰（fly-back）式。
为了降低成本和整体方案的复杂度，许多开关式LED驱动器都采用峰值电感器电流侦测作为控制方法，以便为系统维持一个固定的输出电流。但是这种方法有一个很大的限制，就是输出电流会同时受制于电感器的电感值和输入电压。虽然电流调节器可以调节电感器的峰值电流，但这与控制平均LED电流有很大的分别。此方法不单会降低输出电流的精确度，而且还会导致LED产生色偏。图一为一个开关转换器的电感器电流波形，它利用不同的电感值来侦测峰值电流。
改善电流调节效果的一个可行方法是增加电感器的电感。但如果电感器的电感较大，便需耗用更多的电路板空间，成本亦会提高。因此，对于精密度高的应用来说，为了要达到成本效益，便需研发出一个可提供精确电流调节，且不会受到电感值和输入变化所影响的方法。
| 《图一 采用峰值电流侦测的开关转换器之电感器电流》 |
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Pulse-Level-Modulation
采用峰值电流侦测的开关转换器之电感器电流
为了获得准确的电流来驱动LED，便需采用一个名为Pulse-Level-Modulation（PLM）的电流调节方法，此方法有助准确地侦测脉冲宽度调制（PWM）降压转换器的平均输出电流。此外，PLM方法适合与浮动降压配置（floating buck configuration）一起使用，原因是这种配置的拓朴可容许低边开关和电流感测。
图三是一个经简化的PLM浮动降压转换器之PWM控制电路。图中，VMSL是VRISNS的中间斜度，而VRISNS则是流经电流感测电阻器RISNS的降压。VRP是一个由定制产生的参考脉冲，它具备有一个固定峰值级和一个与PWM输出电压VPWM一样的频率和工作周期。积分器1和积分器2分别负责将脉冲串VRP和VRISNS积分。然后，误差放大器将积分输出的差别放大以产生出一个误差讯号。
由于VRISNS和VRP的工作周期是一样的，因此这过程其实等同将VREF和VMSL之间的差别放大。至于产生出来的误差讯号之后会经由一个低通滤波器平均化，并且与一个锯齿讯号比较来产生一个PWM控制讯号。
接着，电路中的控制逻辑和MOSFET驱动器会根据该PWM控制讯号来驱动浮动降压转换器的开关MOSFET。当开关启动时，将会产生出一个电流感测讯号，这讯号会回馈到输入以调节启动周期直至VMSL等如VREF为止，就如图四所示。
如此一来，便可获得一个真正的平均输出电流控制，因为开关电流的平均值在整个启动周期都被维持着。同时，假如开关频率和工作周期是固定不变的话，VMSL便不会受到电感器电流的变化速率所影响，因此带有相同频率和工作周期的不同电流感测讯号将可产生出一模一样的PWM讯号和输出电流，期间不会受到电感值的左右。
| 《图四 死循环操作（close loop operation）下的VRISNS和VRP波形》 |
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结语
死循环操作（close loop operation）下的VRISNS和VRP波形
美国国家半导体最新推出的LM3407是一款带有PLM功能的单片式LED驱动器，它是一个完整的LED驱动方案，能够在350 mA的电流下驱动多至7个LED，并且在有效的工作环境下其输出电流的差异仅为±10％。
…作者T.K. Man为NS美国国家半导体产品应用经理
S.H. Wong为NS美国国家半导体应用工程师S.H. Wong ...
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