TRUEC2技术的高性能LED射灯方案
1 引 言
针对led照明负载特点，目前非隔离式的恒流驱动电源的拓扑结构基本上是buck降压结构，传统的方案是通过固定关断时间来固定峰值电流，从而达到固定输出电流的控制策略。
2 原理与设计
2.1 目前led非隔离恒流驱动电流领域主流的控制策略
如图1所示，电路是buck降压结构，芯片控制的是mosfet的源极，这是一种开环的恒流电流控制方式，控制原理如下：
芯片内部有两个比较器，其比较参考电平分别为vpk和vvalley，与之比较的是rs两端的电压。
vin上电时，电感l和电流采样电阻rs的初始电流为零，led输出电流也为零。这时候，cs比较器的输出为高，内部功率开关导通，sw的电位为低。电流通过电感l、电流采样电阻rs、led和内部功率开关从vin流到地，电流上升的斜率由vin、电感l和led压降决定，在rs上产生一个压差vcs， 当（vin-vcs） 》vpk时，cs比较器的输出变低，内部功率开关关断，电流以另一个斜率流过电感l、电流采样电阻rs、led和肖特基二极管d，当vin-vcs 《 vvalley时，功率开关重新打开，这样使得在led上的平均电流为：io=1/（2*rs）*（vpk+vvalley）
所以，这种开环的控制策略是，根据两个比较电平参考电位vpk和vvalley，来设定电感电流的峰峰值，从而起到了设定输出平均电流值的效果。
这是一种简单有效的控制策略，但是由于这是一种开环控制模式，只能检测电感上的峰值电流，无法检测输出电流，外部条件发生变化时，两个比较器都会产生延时，输出电流精度在三种情况下容易出现偏差：
1、当输出电压发生变化时（如：不同的led vf和不同串数）
2、当主电感感量发生变化时（如：实际上量产的精度不高）
3、当输入电压发生变化时。
2.2 du2401 如何实现真正全闭环的恒流控制
所谓的闭环，即真正检测输出电流值，以此为标准来发出pwm信号。所谓开环，不以检测到的输出电流值来做发出pwm信号的参考。从电路拓扑上，二者没有区别。但是在芯片内部对检测到的如图2 cs脚电感电流信号，做专利技术处理，如图3 truec2部分。这样，就检测到了电感电流的平均值，也就是输出电流的平均值。芯片针对检测到的值，控制输出占空比，实现了闭环控制。
另外，图1 rs电阻串联在vin和led负载之间，这意味着不论芯片内部开关管开通和关断，rs都将通过电流。图2的全闭环led射灯驱动电源中，rs只在开关管开通的时候，有电流通过，这也是全闭环控制带来的好处。这样会带来一个非常显着的性能提高，因为rs电阻的能耗减少，会提高整个系统的效率。du2401达到了业内最高的98%的效率，正是基于这种全闭环控制策略。
3 实验验证
我们选择了一个典型led射灯应用来做ic功能验证，基本电参数要求如下：
输入电压范围：12.5~30vdc 效率：》90%
输出电压范围：3~10.5vdc 输出电流：700ma
对于输入电压、负载led变化情况下，我们测试得到如下交叉调整率结果：
图5可以看到，由于闭环控制，在设计的正常工作范围内，输出电流维持定值，单颗系统可以认为是恒定的输出电流，即线性、负载调整率理论值是0.量产时，由于参数一致性分布，大量数据表明，恒流精度小于±0.9%.
对于输出电感变化，我们测试到如下结果：
图 6 反映的是电感大范围变化（设计标称值68uh）时，输出电流的变化，如左图。如果这种测试用于目前市场上开环系统芯片，电流会出现线性的大范围波动，如右图。而du2401 闭环的方式，使得输出电流依然保持±0.9%以内的恒流精度。充分说明了闭环系统对于整个系统恒流精度提高的重要性。
基于图 4 的极简线路，如图 9、图10 显示，此方案可以在非常小的尺寸下实现 3w 的输出功率。这样的小尺寸，对于空间狭小，要求很高的射灯，有实际的意义。高功率密度是led 灯具对 led 驱动电源提出的要求，更优的控制方式是实现更高的功率密度的根本途径。
由图11可以看到基于truec2专利技术的高性能led射灯方案成本只有1.45元，成本上优势很大。
4 结论
实验表明，相对于其他非闭环的方案，这种独有的闭环恒流控制技术使输出电流精度有了质的飞跃，使整机电源在全电压、全负载、电感变化范围内的电流精度达到行业内目前最高的±0.9%.全闭环控制，检测输出电流，来发出pwm信号，是真正的恒流电源驱动控制技术。
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如图1所示，电路是buck降压结构，芯片控制的是mosfet的源极，这是一种开环的恒流电流控制方式，控制原理如下：
芯片内部有两个比较器，其比较参考电平分别为vpk和vvalley，与之比较的是rs两端的电压。
vin上电时，电感l和电流采样电阻rs的初始电流为零，led输出电流也为零。这时候，cs比较器的输出为高，内部功率开关导通，sw的电位为低。电流通过电感l、电流采样电阻rs、led和内部功率开关从vin流到地，电流上升的斜率由vin、电感l和led压降决定，在rs上产生一个压差vcs， 当（vin-vcs） 》vpk时，cs比较器的输出变低，内部功率开关关断，电流以另一个斜率流过电感l、电流采样电阻rs、led和肖特基二极管d，当vin-vcs 《 vvalley时，功率开关重新打开，这样使得在led上的平均电流为：io=1/（2*rs）*（vpk+vvalley）
所以，这种开环的控制策略是，根据两个比较电平参考电位vpk和vvalley，来设定电感电流的峰峰值，从而起到了设定输出平均电流值的效果。
这是一种简单有效的控制策略，但是由于这是一种开环控制模式，只能检测电感上的峰值电流，无法检测输出电流，外部条件发生变化时，两个比较器都会产生延时，输出电流精度在三种情况下容易出现偏差：
1、当输出电压发生变化时（如：不同的led vf和不同串数）
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3、当输入电压发生变化时。
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另外，图1 rs电阻串联在vin和led负载之间，这意味着不论芯片内部开关管开通和关断，rs都将通过电流。图2的全闭环led射灯驱动电源中，rs只在开关管开通的时候，有电流通过，这也是全闭环控制带来的好处。这样会带来一个非常显着的性能提高，因为rs电阻的能耗减少，会提高整个系统的效率。du2401达到了业内最高的98%的效率，正是基于这种全闭环控制策略。
3 实验验证
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对于输出电感变化，我们测试到如下结果：
图 6 反映的是电感大范围变化（设计标称值68uh）时，输出电流的变化，如左图。如果这种测试用于目前市场上开环系统芯片，电流会出现线性的大范围波动，如右图。而du2401 闭环的方式，使得输出电流依然保持±0.9%以内的恒流精度。充分说明了闭环系统对于整个系统恒流精度提高的重要性。
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