中心議題：

• 5S2P AR111 LED燈驅動器參考設計

本文介紹了一個用於2並5串(5S2P)組合的AR111 LED燈的驅動器參考設計。MAX16819工作在buck-boost模式
，電路工作電壓為12VAC，能夠為每串LED提供平均500mA驅動電流。

概述

本參考設計以MAX16819為主控製器，為5S2P AR111 LED燈提供buck-boost驅動方案。圖1為電路原理圖，圖2給出了設計布局圖。

如下為電氣輸入要求、輸出特性：

VIN：12VAC ±10%
PWM輸入：不適用
VLED配置：5S2P
，每隻LED電壓為3VDC至3.8VDC (每串19VDC，最大值)，每串電流500mA

以下詳細討論了該參考設計，分析其主電路模塊和設計規範。

圖1. LED驅動器原理圖

圖2. LED驅動器布局

設計分析

AR111 LED燈參考設計可驅動總共10隻LED—2串並聯、每串5隻LED。輸入電壓為12VAC、容差±10%。肖特基二極管D1至D4構成全波整流電路，電容C1至C8用於電壓濾波。根據對LED閃爍的要求，可以去掉一些濾波電容以降低成本。這些電容中包含一個鉭電容
，具有較好的溫度特性。

因為LED按照5S2P排列
，不可能達到完全匹配的電流。假設LED燈具有良好的匹配度
，使電流差異降至最小。控製每串LED的數量及混合架構的燈管數量，有助於減輕電流匹配度的影響。

MAX16819設計用作buck調節器，也可以設置成buck-boost模式。但是，這種配置下會犧牲一定的電流精度。
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電感選擇

按照下式計算LED電流：

其中，IL是電感電流。上式表明LED電流等於輸入、輸出電壓修正後的電感電流。VIN的波動(120Hz紋波)將導致LED電流隨之波動。

利用下式計算電感電流：

本設計中，平均LED電流為1A
，平均VIN為13V，平均VLED為19V。因此
，所要求的電感電流為：

可利用80mΩ檢流電阻調整電感電流。輸入電壓較低(假設10V左右)時，LED電流跌落到大約850mA

；輸入電壓達到16V時，LED電流可以達到1.12A左右。

電感L1工作在250kHz開關頻率，平均電流為2.46A
，峰值電流為2.83A。可選擇Coilcraft®的電感MSS1260-393ML
，電感值為39µH，額定連續電流為2.6A (40°C溫升)，飽和電流為3.08A (電感值下降10%)。

過壓保護

負載開路時，R7、R8和Q2可提供過壓(OV)保護。如果沒有過壓保護電路
，處於開路狀態的LED將導致輸出電壓失控，損壞器件。過壓保護門限約為30V。

熱管理

R2、R4、R5

、R6和U2提供折返式熱管理。R4為100kΩ負溫度係數熱敏電阻(常數B ＝ 4250)。當溫度達到50攝氏度時，電阻R4的阻值降低，使U2控製引腳的電壓提高，導致部分電流流過R6和R2。這些電流可降低輸入檢流電阻R1的電壓
，從而降低電感和LED的電流。隨著溫度的升高，R2電壓進一步增大，使LED電流進一步降低。最後，隨著LED電流的降低
，使溫度恢複到正常範圍，達到係統平衡。折返式熱管理架構允許LED燈用於空氣流通條件有限的場合，無需考慮過熱問題。熱管理可能使燈管亮度受到輕微影響
，但仍可保持能夠接受的照明亮度。

Q1 (STN3NF06L)為60V、0.07Ω
、邏輯電平控製的MOSFET
，采用SOT223封裝。這款MOSFET具有很小的柵極總電荷(Qg = 9nC，最大值)，能夠使開關損耗保持在最小。器件損耗近似為：400mW (傳導損耗)和500mW (開關損耗)，共計900mW。封裝熱阻為38°C/W
，將導致管芯溫度比PCB溫度高出34°C。還需考慮可能的誤差因素，以保留更多裕量。

PCB布局

PCB設(she)計(ji)中(zhong)

，所(suo)有(you)器(qi)件(jian)都(dou)放(fang)置(zhi)在(zai)電(dian)路(lu)板(ban)頂(ding)層(ceng)
，底(di)層(ceng)保(bao)留(liu)用(yong)作(zuo)地(di)。實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)，電(dian)路(lu)安(an)裝(zhuang)在(zai)鋁(lv)結(jie)構(gou)上(shang)，能(neng)夠(gou)提(ti)供(gong)較(jiao)好(hao)的(de)接(jie)地(di)和(he)散(san)熱(re)性(xing)能(neng)。頂(ding)層(ceng)設(she)計(ji)采(cai)用(yong)較(jiao)大(da)的(de)覆(fu)銅(tong)麵(mian)積(ji)，以(yi)改(gai)善(shan)與(yu)鋁(lv)結(jie)構(gou)之(zhi)間(jian)的(de)導(dao)熱(re)能(neng)力(li)。