随着LED的材料、结构、工艺及封装技术的发展，LED的新品种不断增加，性能也逐年提高，应用领域越来越宽，从而使产量不断增加，价位也逐年下降。特别在大屏幕LCD的背光照明、建筑的外墙及轮廓照明（亮丽工程）和景点装饰照明、公共场所（广场、道路照明）、汽车及运输工具的内外照明上获得较大的发展，并且在很多地方采用大功率LED（主要是1~3W）来取代Φ5小功率LED，获得更好的效果。在这种形势下，大功率LED驱动器相应地发展很快，特别是采用市电供电的大功率LED驱动器发展更快。本文介绍一种通用的用市电供电的大功率LED驱动控制器SMD802及其应用电路。
特点及应用领域
SMD802是一种可采用220V市电直接供电的大功率LED驱动控制器集成电路，它是一种PWM控制器，可组成固定开关频率的非隔离型降压式、峰值电流控制的恒流LED驱动电路。该IC的主要特点：IC能直接接450V直流电压，无需降压电阻降压后供电，使电路更简单；外围元器件极少，有可能将整个驱动器装入E27灯头内；并且生产成本低；转换效率可大于90％；除输入国际通用的85~265VAC电压外，还可采用8~450V直流电压供电；在低压直流供电时，该控制器还可以组成升压式或升降压式架构，满足不同负载（串联的LED数）的要求；输出的恒流驱动电流可设定，从几十毫安到1安培，适用于多个串联的大功率LED的应用，输出功率也达几十瓦；工作频率（开关频率）可由用户设定，频率范围为25kHz到300kHz；可采用模拟方式调光，也可采用输入低频PWM信号调光；内部有欠压锁存保护及过载保护；工作温度范围40℃到+80℃。
该控制器组成的大功率LED驱动电路主要应用于1W~3W大功率LED照明灯，如MR-16小筒灯、射灯；大屏幕LCD的背光照明、LED信号灯、警示灯、应急灯、矿灯及各种发光颜色的照明灯；公共场所的照明灯（路灯、投射灯、舞台灯、隧道灯等）；汽车内外照明及信号指示灯；也可应用于通用恒流源或充电器的应用。
引脚排列及功能
SMD802有两种引脚：8引脚及16引脚。8引脚有DIP封装及SOIC封装，16引脚为SOIC封装，各引脚的排列如图1所示，各引脚的功能如表1所示。
主要参数
SMD802的主要参数：直流输入电压VINDC＝8V~450V；关机模式时（PWM_D引脚接地）耗电0.5mA～1mA；内部线性电源电压VDD＝7.5V?.5V；内部7.5V电源对外可提供1mA电流；欠压锁存阈值电压典型值为6.7V；PWM_D端输入高电平的最低电压是＞2.4V、低电平是＜1V；CS端最大输入电压阈值为250mV；GATE端输出的高电平约为7.5V，输出低电平时低于0.3V；内部振荡器的工作频率取决于外设电阻ROSC，频率范围为25kHz~300 kHz；线性调光引脚LD的调光电压范围为0mV~250mV；内部有消除外接MOSFET导通瞬间产生的尖脉冲消隐电路，其时间间隔为215ns；从CS到GATE的传输延迟时间tDELAY＝300ns（最大值）；GATE输出的上升及下降时间典型值为30ns。
内部结构及工作原理
SMD802的内部结构框图（仅说明工作原理的）及外围元器件的电路如图2所示。图2输入的是直流电压，若是要用市电供电，则需要将220V交流经全波整流及滤波后再输入，如图3所示，即市电往全波整流后的直流电压VOUT接在图2的VIN端。
SMD802的内部结构部分由能输入高达450V的7.5V线性稳压器、250mV基准电压、振荡器、RS触发器、两个电压比较器、消隐电路、或门、与门及下拉100kΩ电阻组成。外接元器件有开关管Q1、续流二极管D1、电感L1、采样电阻RCS、确定振荡器频率的ROSC及7.5V稳压器的外接电容CDD组成。串联的LED是驱动电路的负载。
可以把SMD802看作受输出电流峰值控制的PWM发生器，它的输出端（GATE）直接驱动外接N沟道MOSFET开关管Q1。在GATE端输出高电平时，Q1导通VIN经电感L1、LED串、Q1、RCS形成电流回路，LED发光。由于电感L1的存在，电流是斜坡上升的，并且在电感L1中储存能量。当RCS上的电压上升到＞250mV时，此电压经消隐电路输入到比较器C1的同相端，C1的反相端接250mV基准电压，比较器输出高电平，此高电平输入或门，使或门输出高电平，使RS触发器复位，Q端输低电平，此低电平输入与门，使GATE输出低电平，则Q1截止。在Q1截止时，L1释放储存的能量，产生的电感电流经LED串、D1形成回路，LED亮，LED的电流是连续的。在开关管导通（ON）及截止（OFF）的周期（T）内，ILED的电流如图4所示。输出的平均电流即恒定的LED电流。
在开关管Q1导通的瞬间，有一个脉冲电流，脉冲电流在RCS上可能会产生一个高的脉冲电压（大于250mV），使产生误动作，如图5所示。所以在IC内部有一个产生延迟时间的消隐电路（215ns），消除这类脉冲产生的误动作。由于有延迟时间，在设计中要使开关管导通（ON）的时间大于消隐延迟电路的时间。
在图2中，LD端及PWM_D端都是接VDD的，即LD及PWM_D端都接高电平，这电路的LED是不调光的。
两种调光方法
SMD802有两种调光方法：
1．LD端加0mV~250mV直流电压，实现调光，如图6所示。R1及电位器W1组成分压器，调节W1，使VLD=0mV~250mV,则可达到模拟调光的目的。R1及W1的电路中流过的电流要小于1mA。从图2中可看出：若VLD=150mV,则CS端的电压略大于150mV时，比较器2输出高电平，使SR触发器复位，Q输出低电平，GATE输出低电平，Q1截止，流过LED串的平均电流就减小，亮度减小，达到调光的目的。
2．PWM_D端加低频PWM信号调光（占空比0~100%），可从灭到最亮的调节。如图7所示。
PWM信号的频率为数kHz。PWM_D端也是使能端（不作调光用时）；加高电平时，电路正常工作；加低电平时，电路被关闭。
元器件参数的计算及选择
采用220V交流市电供电的LED驱动器电路计算时要已知串联的LED的正向压降VF、LED的电流ILED及串联的LED数，并要设定开关管的工作频率。现以串联12个1W白光LED，ILED=320mA,LED的正向压降VF=3.5V，开关管工作频率为204.92kHz为例进行计算。
整流桥及滤波电容CIN的计算
市电（VLINE）的额定值是220VAC，它有?0%的允差即V_{LINE_min}=198VAC，V_{LINE_max}=242VAC，整流后的直流电压分别是280VDC及342.2VDC。选择整流二极管的耐压要比最大的直流电压大1.25倍（1.25为安全系数），一般选1N4007?或600V/1A的整流桥。全波整流后的直流电压波形为"馒头波"，需要用CIN来作平滑滤波，使输出较平直的直流电压。
CIN的计算公式为：
C_{IN}≥\frac{P_{IN}(1-D_{ch})}{V_{INmin}?f_{L}譜_{INmin}?.15}
式中P_{IN}为驱动器的输入功率，P_{IN}=P_{O}/η（P_{O}为驱动器的输出功率，P_{O}=∑V_{F}譏_{LED}，η为驱动器的效率，η可取0.85）；VDC_{min}为最小输入直流电压（VDC_{min}=280V）；f_{L}为市电的频率（f_{L}=50Hz）；V_{inmin}?.15为滤波后的级波电压；D_{ch}为0.2~0.25，这里取D_{ch}=0.225。
已知：∑V_{F}=12?.5V=42V、P_{O}=42V?.32A=13.44W，则P_{IN}=13.44/0.85=15.8w；D_{ch}=0.225，代入公式：
C_{IN}≥\frac{15.8W(1-0.225)}{280V?00?80?.15}=10.4μF
可取10μF/400V的铝电解电容。
ROSC的计算
ROSC与工作频率FOSC的关系为：
F_{OSC}=\frac{25000}{R_{OSC}+22}(kHz)
现设定F_{OSC}=204.92kHz，R_{OSC}=100kΩ。
电流采样电阻RCS的计算
电流采样电阻RCS与ILED的关系式为：
R_{CS}=\frac{0.25}{I_{LED}+(0.5?.2I_{LED})}
ILED设为0.32A，代入上式
R_{CS}=\frac{0.25}{0.32+(0.5?.2?.32)}=0.71Ω
可以取标准电阻值R_{CS}=0.7Ω(0.1W)
电感L1的计算
电感L1的计算公式为：
L1≥\frac{(VDC_{max}-V_{LED})譼_{on}}{0.3譏_{LED}}
式中ton是开关管导通时间。T_{on}=D/F_{OSC}(D是占空比，D=V_{LED}/VDC_{max}，V_{LED}=∑V_{F}。V_{LED}=42V，则D=42V/342.2V=0.1227，T_{on}=0.1227/2049=5.99E_07，代入上式
L1≥\frac{(342.2-42) ?.99E_{-}07}{0.3?.32}
≥1.873mH
可以取2mH电感,饱和电流取0.6A的。
Q1及D1的选择
MOSFET(Q1)的选择要考虑耐压、导通电阻、最大漏极电流及栅极电容QG。为提高驱动器的效率，要选择导通电阻RDS（on）小的，QG小的及有足够大的VDSS及ID的MOSFET。
为了使MOSFET安全可靠，其耐压要取1.25倍的最大输入直流电压，即
V_{DSS}=1.25譜DC_{max}
=1.25?42.2=428V
可取耐压500V的MOSFET(或取600V的MOSFET)。
MOSFET的漏极电流IP取I1ED的3倍以上。
这里可以选ST公司的STBTN52K3的N-MOSFET。它的主要参数，VDSS=525V，ID=6.3A，RDS(on)=0.98Ω，PW=90W.(D2PAK或T0-220封装)。
D1的选择耐压与Q1相同，其额定正向电流IF可大于ILED两倍。可取耐压600V/1A的1N4937或FR206快速恢复二极管。1N4937的耐压为600V，额定电流1A，正向不重复浪涌电流30A，反向恢复时间0.2μs。FR206的耐压800V、正向电压1.2V、正向电流2A。
CDD一般取2.2~4.7μF/16V
结束语
本文介绍的电路在结构上是十分简单的，在设计、计算上也是十分方便的。但在开关管Q1及快速恢复二极管（续流二极管）D1的选择上要求较高，特别在开关频率取得较高时，质量较差的Q1及D1会造成很大的损耗，这不仅使效率大大地降低，甚至于会产生故障。
本文介绍的驱动器电路在使用上必需满足D＜0.5(即VLED/Vin＜0.5)。若D＞0.5,电路进入亚谐振状态,会造成ILED下降,纹波电流增加的不稳定状态。
LED驱动器电路是一种特殊电源，输出功率大于25W驱动器除驱动电路外还有输入瞬态高压保护电路，输入电源滤波器电路及功率因数校正电路，使功率因数达到95%以上，并且要满足EMI的要求及总滤波失真（THD）的要求。本文未包括这些电路。
另外要特别指出的是此电源是非隔离型，在调试、测量时要注意安全。
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