高亮led需用电流源而非电压源来驱动。为了优化高亮led驱动电路的设计，可采用改进后的降压－升压变换器拓扑，将串联的高亮led串联于dc／dc变换器的输出端和输入电压源之间。运用这种连接方式，可以为高亮led串提供低于或高于输入电压的驱动电压。
降压－升压变换器的输入电流是非脉动方式，这不同于典型的降压－升压变换器的脉动输入电流，非脉动电流能有效降低emi。高亮led驱动器的简化框图如图1所示，在该电路中，高亮led端电压为
图1 高亮led驱动器的简化框图
在平均电流控制模式下，输入电流的反馈电压可用检流电阻检测，如图2所示。该电压送入电流误差放大器（cea）的反相输入端。放大器的同相输入端为电流的控制电压。比较后的误差信号经过放大器放大后，送到pwm比较器的输入端，与斜坡信号进行比较。电流环路的增益带宽特性可通过cea附近的补偿网络进行优化。
图2 采用平均电流控制模式（内部环路）的高亮led驱动器
（1）电流环路补偿设计
max16818采用平均电流模式控制器，利用跨导放大器（transconductance amplifier）放大电流误差信号。检流电阻两端的电压由内部放大器放大34.5倍，电流误差放大器的跨导是550μs，锯齿波信号峰值为2v，输入电流在返回通路上由电阻rs，检测。利用max16818构成的高亮led驱动器如图3所示。
图3 利用max16818构成的高亮led驱动器
高亮led支路的最大电压为
式中，而是led的数目；ufm（if）是led在满负荷电流年下的最大压降。
最大输入功率为
效率为η时，最大输入电流为
检流电阻值由平均电流极限设置，最小平均电流阈值为24mv，因而，检流电阻值为
为了避免控制器的pwm比较器输出自激，比较器反相输入信号的斜率应小于同相输入的锯齿波斜率。锯齿波斜率为us×fs盂，电流误差放大器的增益gca为
式中，gm是cea的跨导。
放大器的输出为pwm比较器的反相输入信号，pwm比较器的同相输入是锯齿波，峰值为us，开关频率为盂，这是电流误差放大器从检流电压（电阻rs，的端电压）输入到放大器输出在高频端的交流增益，也是pwm比较器敏感频点处的增益。电流误差放大器的最大增益gca，由下式决定。
式中，uled（max）／l是输入电流的下降斜率。
从式（3－8）与式（3－7）可以得出rc的最大值为
由rc×cc决定的零点频率要低于电流环路的交越频率尻（crossover frequency），且要留有足够的相位裕量，这是确定cc值的标准。led驱动器功率电路的小信号等效模型的零点频率fz和极点频率fp可由以下公式推导得出。
升压调节器电流环路的小信号控制的输出增益，即rs的电压urs与uca之比为
式中，rs为检流电阻；l为输入电感值；uin直流输入电压；uled是led支路的总直流电压；岷为同相输入端锯齿波峰值电压；尻为电流环路的交越频率。
输入电流部分的总开环增益为式（3－12）和式（3－13）的乘积，将乘积设为1，即
（2）设计范例
设计有3条led串联支路的驱动电路，输入电压范围为7～28v，开关频率为600khz，电感为5.1μh。电路所需最大输出电流为1.2a，led为1～4只，led支路的最大压降为18v，总输出功率为pmax＝21.6w，cc＝2000pf，cp＝4pf。假定效率为90％，可以计算出最大输入电流为3.428a。如果设定检流电阻为0.007ω，rc最大值可以由式（3－9）求得，即
因为极点频率需高于2倍开关频率，又由于这里选择了cp为4pf，则得到fp为1.693mhz。led支路可以等效为一个电压源串联一个电阻。在该电路中，每个led等效为3.15v（led的正向压降）电压源串联一个0.6ω的电阻。如果将3只led串联，那么总的电压源电压为9.45v，总阻抗为1.8ω。如果输入为9v，3只led串联，则交越频率为
（3）pwm调光控制
led亮度可以通过pwm信号控制，这种方法的原理是通过调整驱动器的导通时间来控制led驱动器的输出电流。采用pwm调光方式时，led驱动器的导通时间可调，其占空比与led的亮度近似线性等比，即100％占空比对应最大亮度。
led驱动器的输入电压为7～28v，led电流通过电位器在0.4～1.2a范围内调节。led支路可以串联1～4只led。
图4（a）为采用3只串联led（电流为0.8a，输入电压为7v）的测试波形图。示波器通道1为pwm调光信号，通道4为led电流，该电流在pwm信号变高时会增大。而在图4（b）中，当pwm信号关断时，led电流降为0。
图4 pwm调光过程中的波形图
从如图4所示的pwm调光过程中的波形图可以看出，用平均电流控制模式驱动led的波形比较理想。同时可以方便地对该电路加以改进，以使pwm亮度控制电路实现较高的调光比。
如图5所示的pwm调光过程与图4采用了相同设置，与图4的唯一区别是测试条件不同（采用3只led串联的电路的输入电压为14v）。如图5（a）所示的pwm调光过程为led电流的上升过程，示波器通道1为pwm调光信号，通道4为led电流。如图5（b）所示的pwm调光过程为led电流的下降过程，示波器通道1为pwm调光信号，通道4为led电流。
图5 pwm调光过程中的波形图 来源:小芬
