遲滯電流控制器與固定導通時間架構

本文使用遲滯電流控制器(HCC)元件為 LM3401 [20]的降壓型 IC，使用 較大的電感 220μH 與峰值電流檢測行相同，LED 部分使用 MR16 基座、輸 入電源為 DC10V、額定電流為 0.53A、光源消耗為 6W 的高亮度 LED 燈。

LM3401 可依照使用者的需求設定遲滯控制區範圍，藉此改變漣波，本文設 定遲滯控制範圍為 23mV。電路架構如圖 4-12，使用元件如表 4-2，實際電 路如圖 4-13。

圖 4-12 遲滯電流控制 LED 驅動電路架構

圖 4-13 遲滯電流控制之實驗電路

表 4-2 遲滯電流控制 LED 驅動電路使用元件與型號

使用元件 規格與型號

L1 220μH

Q1 Si2319DS

D1 EC21QS04

C1 50V, 2.2μF

C2 50V, 33μF

R1 0.5Ω

R2 5.76 kΩ

R3 46.6 kΩ

LED MR16 (DC10V,0.53A,6W)

43

將圖 4-12 遲滯電流控制 LED 驅動電路利用 R2 設定遲滯區，遲滯區設 定在 23mV，和 R3 設定最大電流限制 0.5A，確保電路穩定正常動作。與定 頻 PCC 不同，HCC 沒有 Duty 的限制，可以將 HCC 控制方法之輸入電壓設 定為 Vin=12V 與 Vin=20V，針對兩種不同的輸入電壓情況進行分析，結果如 圖 4-14 與圖 4-15 所示。從實驗結果驗證 HCC 對於輸入電壓的變化對 LED 的平均電流不會有明顯的影響，電流平均值都維持在 444mA 和 452mA 只有 不到 2％的誤差，即使輸入電壓產生變化仍然維持電流精準度。但是頻率變 化從 108kHz 變化為 250kHz，變化非常明顯。

圖 4-14 HCC 模式，V_in=12V、f=108kHz、I_LED=452mA

圖 4-15 HCC 模式，V_in=20V、f=250kHz、I_LED=444mA

同樣使用 HCC 控制方法在固定輸入電壓Vin=15V 的情況下對輸出電壓 加入擾動，在 LED 上串聯一精密可變電阻，改變負載讓輸出電壓變化為 V_O=8.5V 和 V_O=11V，進行分析和比較。實驗結果如圖 4-16 和 4-17 所示。從 實驗結果分析，HCC 對於負載變化使輸出電壓變化，LED 的平均電流不會 有明顯的影響，電流的平均值都維持在 468mA，即使輸出電壓產生變化仍 然維持電流的精準度，但是頻率變化從 166.7kHz 變化為 147kHz，輸出電壓 的變化仍然會造成頻率明顯的變化。

45

圖 4-16 HCC 模式，V_O=8.5V、f=166.7kHz、I_LED=468mA

圖 4-17 HCC 模式，V_O=11V、f=147kHz、I_LED=468mA

一般的遲滯型電流控制(HCC)雖然可以對應輸入電壓和輸出電壓的變 化，而維持 LED 平均電流的精準度，但是卻會產生頻率明顯的變化。本文 使用另一種遲滯電流控制器元件 LM3404 [21]的降壓型 IC，為遲滯電流控制 結合固定導通時間(HCC with COT)，改善對於輸入電壓變化而造成的頻率影 響。實驗同樣使用 MR16 基座、輸入電源為 DC10V、額定電流為 0.53A、光 源消耗為 6W 的高亮度 LED 燈進行實驗。電路架構如圖 4-18，使用元件如 表 4-3，實際電路如圖 4-19。

圖 4-18 遲滯電流控制結合固定導通時間 LED 驅動電路架構

47

表 4-3 HCC with COT LED 驅動電路使用元件與型號

使用元件 規格與型號

L1 220μH

D1 EC21QS04

Cx1 50V, 20μF

C2 50V, 33μF

R1 0.4Ω

Ron 150 kΩ

LED MR16 (DC10V,0.53A,6W)

CB 10 nF

CF 100 nF

圖 4-19 遲滯電流控制結合固定導通時間之實驗電路

將圖 4-18 遲滯電流控制結合固定導通時間 LED 驅動電路利用 Ron 設定 電路工作的導通時間，導通時間為 1.8μs。使用上 HCC with COT 也沒有 Duty 的限制，將 HCC with COT 控制方法的輸入電壓設定為V_in=25V 與V_in=30V，

針對兩種不同的輸入電壓情況進行分析，結果如圖 4-20 和 4-21 所示。從實 驗結果驗證 HCC 對於輸入電壓的變化對 LED 的平均電流不會有明顯的影 響，電流平均值都維持在 475mA 和 487mA 只有約 2.5％的誤差，即使輸入 電壓產生變化仍然可以維持電流精準度。頻率變化從 180.2kHz 變化為 180.3kHz，對於輸入電壓的改變頻率幾乎沒有變化。

圖 4-20 HCC with COT，V_in=25V、f=180kHz、I_LED=475mA

圖 4-21 HCC with COT，V_in=30V、f=180kHz、I_LED=487mA

49