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单片机开发降压-升压拓扑中，如何使用负输出电压来调节LED电流
要控制LED的亮度，您必须具有提供恒定且稳定电流的驱动器。为了实现此目标，驱动器拓扑必须能够产生足够的输出电压以使LED 向前偏置。那么单片机开发设计人员如何选择输入和输出电压范围重叠的时间？转换器 有时可能需要逐渐降低输入电压，但有时可能需要提高输出电压。对于具有普遍“脏污”输入电源的应用，例如车载系统，通常是这种情况。在这种降压/升压操作中，几种拓扑可以达到更好的结果，例如SEPIC或四开关开关降压-升压拓扑。这些拓扑通常需要大量的组件，因此设计的材料成本增加了。但是，由于它们提供了正输出电压，因此单片机开发设计人员经常将其视为可接受的解决方案。但是，负输出电压转换器是另一个不容忽视的替代解决方案。
图1显示了一个反向提升压电电路的示意图，该电路以恒定电流配置驱动三个LED。该电路具有许多优点。首先，它使用标准的降压控制器，不仅可以很大程度地降低成本，而且还可以在所有系统级别上重用。如果需要，单片机开发设计人员可以轻松地对电路进行改造，以利用集成的FET 降压控制器或同步降压拓扑来提高效率。该拓扑使用与简单的降压转换器相同数量的功率级组件，从而在实现以下目标的同时很大程度地减少了开关稳压器的组件数量 相对于其他拓扑而言，总体成本很低。由于LED本身的输出是轻的，因此在系统级，LED会被负电压偏置，并且不会对其产生影响，这与正电压的情况不同，这使其成为值得考虑的电路设计。
图1使用负输出电压通过降压-升压拓扑调整恒定LED电流
通过检测电阻 R1 两端的电压并将其用作控制电路的反馈，可以调节LED电流。控制器接地引脚必须是负输出电压的参考电压，以便此直接反馈正常运行。如果控制器是系统接地的参考电压，则需要一个电平转换电路。这种“负接地”对电路施加了一些限制。功率MOSFET，二极管和控制器的额定电压必须等于输入和输出电压的总和。
其次，从外部连接控制器 （例如启用）要求信号从系统接地到控制器接地的电平转换，因此需要更多的组件。仅出于这个原因，最好消除或减少不必要的外部控制。
最后，与四开关降压-升压拓扑相比，逆降压-升压拓扑中的功率器件承受额外的电压和电流应力，这降低了相关的效率，但效率与SEPIC相当。即使这样，该电路仍可以实现89％的效率。随着电路的完全同步，效率可以提高2％至3％。
通过软启动电容器C5的短路来快速打开/关闭转换器是调节LED亮度的简便方法。图2显示了PWM输入信号和实际LED电流。这种PWM调光方法效率更高，因为当SS引脚短路时，转换器将关闭并且消耗很少的功率。但是，该方法也相对较慢，因为转换器每次接通时必须以受控方式逐渐增加输出电流，从而在输出电流上升之前产生非线性的有限死区时间。。同时，这也将接通时间的最小负载周期降低到10％-20％。在不需要高速和100％PWM调节的某些LED应用中，这种方法可能就足够了。
该反相升降压电路为单片机开发工程师提供了另一种驱动LED的方法。低成本降压控制器和少量组件的使用使其成为高复杂度拓扑的理想选择。
图2 PWM驱动器（顶部）有效控制LED电流（底部）