led驱动电路范例6篇

led驱动电路范文1

德州仪器TLC5940等恒定电流多信道LED驱动器(图1)会以OUT0~OUT15的内部恒定电流汲入来控制LED电流,可使被驱动的LED全都达到一致的亮度。其设计是以微处理器来控制每颗LED的个别亮度。仔细注意控制信号,即可发现该IC可用于仅有脉冲宽度调变(PWM)信号或启动(ENABLE)信号的简易应用中。

此恒定电流多信道LED驱动器仅用一个额外的三路逻辑反相器(triple logic inverter)取代MCU,并减少单一脉冲宽度调变/启动信号所需的控制信号(图2)。恒定电流多信道LED驱动器内含原厂设定的EEPROM,可针对全部的LED提供完整的电流亮度。减少DCPRG接脚数会迫使IC使用内部EEPROM,便不需要从外部对各个输出进行程序设计。外部启动信号搭配逻辑反相器所提供的时间延迟,能够产生启用IC和启动全部输出所需的时序和控制。在BLANK信号边缘下降后,GSCLK信号边缘会紧接着上升,此时全部OUT0~OUT15恒定电流汲入得以启动,若BLANK信号边缘上升,则会使之停止。三个逻辑反相器可延迟并转换连接至GSCLK的脉冲宽度调变/启动数字信号,以符合TLC5940 BLANK和GSCLK信号的时序需求。

使用一个电阻R1,透过下列公式,即可调整流经全部OUT0~OUT15恒定电流汲入的汲入电流。

16个恒定电流汲入在某些应用中可能不足,使用额外的LED驱动器即可轻易地扩充电路。只需要一个三路逻辑反相器,就可产生全部LED驱动器所需使用的延迟GSCLK信号。如果LED电流需求高于单一输出通道的120mA额定电流,OUT0~OUT15即可并联。将全部的输出并联后,便能以1.92A驱动单一LED。图3显示以1.0A驱动单一LED时,此电路的控制信号和恒定电流输出。

led驱动电路范文2

关键词: ADP3806; 高功率LED; SEPIC; 驱动电路

中图分类号: TN710?34 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2014)20?0148?04

Design of high power LED driving circuit based on ADP3806

XU Lin?lin, LUO Yong?dao

(College of Physics and Electronic Information, Yunnan Normal University, Kunming 650500, China)

Abstract: An ADP3806?based high efficiency driving circuit for the high power light emitting diode (LED) was designed. ADP3806 is a switch mode power supply controller, which has double loop constant voltage and constant current control, long?range precision current detection, shutdown and programmable synchronous switching frequency, and can provide constant current. Meanwhile, SEPIC was used in design. Therefore, an output voltage being higher or lower than the input voltage can be provided by SEPIC. Under appropriate duty cycle, continuous conduction mode and the pulse width modulation control become easier, and the efficiency is improved. The voltage spikes and ringing caused by transformer leakage inductance can be avoided. The design is very suitable for the occasions that need to boost and buck conversion to drive multiple high?power LEDs simultaneously.

Keywords: ADP3806; high power LED; SEPIC; driving circuit

高功率LED作为一种半导体光源,具有效率高、寿命长和节能环保等优点[1],在油田、石化、铁路、矿山、部队等特殊行业、舞台装饰、城市景观照明、显示屏以及体育场照明等,特种工作灯具中具有广泛的应用前景,基于大功率LED发展起来的半导体照明技术已经被公认为是最具发展前景的高技术领域之一[2]。在这些高功率照明应用中,人们考虑使用多种方法来驱动这些照明灯。在本文中,将讨论一种新的驱动方式的拓扑结构,它具有更低的系统成本和更高的效率等效率。

1 驱动电路方案选择

LED是一种电流控制器件,因此设计中,首先需要保证的是流过高功率LED的电流恒定,使用ADP3806能实现恒定电流控制并能实现远程精确电流检测。因此,利用ADP3806,并结合SEPIC设计高功率LED驱动电路。

1.1 ADP3806介绍

ADP3806是一款开关模式电源(SMPS)控制器,拥有双环路恒定电压和恒定电流控制、远程精确电流检测以及关断和可编程可同步开关频率[3],如图1所示。并且对于不同应用要求,可在各种拓扑结构中配置该控制器,比如升压、降压以及本文中所应用的SEPIC,从而实现高达95%的效率。VCC用于主供电,最小VCC为6.25 V(欠压闭锁UVLO电压)且最大VCC不得超过23 V,导致开关驱动器电压BST为30 V,即结击穿电压。因此VCC范围是6.5~20 V。SYS-为主电源输出电压监测;SYS+为主电源输入电压监测;LIMIT电流门限调整;CT为振荡器外接定时电容;SYNC为振荡器同步和频率选择(接地);REG为6.0 V电压输出;REF为2.5 V基准电压;[SD]为关闭输入(低电平关闭,高电平开启);COMP为外部补偿电容;LC为低电流输出;BATSEL为电池电压检测输入;ISET为充电电流大小设计信号输入;CS-为电池电压检测输入;CS+为电池充电电压反馈输入;DRVL为低端驱动器方波输出;BSTREG为7.0 V电压输出;BST为高端驱动器供电;DRVH为高端驱动器方波输出;SW为高端驱动器检测输入点(电流反馈输入)[3]。

图1 ADP3806引脚图

1.2 SEPIC介绍

单端原边电感转换器(SEPIC)属于升降压系列器件中的一种如图2所示。VOUT和VIN具有相同的极性,主要用于VIN可在VOUT上下变化的应用。图中L2的一端接地,其两端的平均直流电压均为0 V。

该方法克服了其他方法中存在的诸多缺点。该设计中使用SEPIC,可以显著减少主开关和整流器开关的电压应力,而不会明显地增加电流应力。可以更好的权衡和选择性价比高的器件组合,增加了MOSFET和肖特基整流器的选择范围,克服整流器通常存在高电压的缺点。适当的而不是极高的PWM占空比,可以实现连续传导模式即CCM工作,从而使反馈环路变得简单,实现简单的电流模式控制。EMI和噪声也得以降低,这是因为开关节点上的峰峰值电压摆幅较低,同时提高了效率,原因在于:适当的占空比,低电压MOSFET和整流器,由于降低峰峰值电压摆幅而减少了开关损耗[4]。此外驱动电路中由于多电感放电通路可能会抑制高频振铃,高频辐射可能会减少,同时也不存在由变压器泄露电感引起的振铃或尖峰;并且不会出现电荷泵常会产生的电流波形失真和电流应力增加的情况,因此该方法属于无电荷泵缺陷的真正开关。

图2 SEPIC转换器

2 高功率LED驱动电路设计

LED驱动电路原理图如图3所示。

设计中,根据不同LED应进行具体配置。为确保VCC引脚处有干净的电压源,所以需在输入源和IC之间使用一个RC旁路网络,去耦电容C1的值可在0.1 μF至22 μF这一范围内。关断控制引脚[SD]接受外部控制逻辑输入,该设计中选择自动启动,则可使用来自VCC的分压器,以确保此引脚的电压低于其限值10 V且高于其逻辑电平2.0 V。连接至CT引脚的电容用于设置开关频率,为了在总的系统物理尺寸和效率之间取得最佳平衡,建议开关频率保持在300~750 kHz范围内。较高开关频率会需要更多的栅极驱动功率并产生更多开关损耗,比如高达1 MHz时,从而导致效率更低,电感的值则可调低以降低系统的物理尺寸和成本[5]。使用较高的开关频率还存在另一弊端,即占空比范围会降低,这样输出电压范围会缩小。 ADP3806中有三个内部低压差(LDO)稳压器,REG,REF和BSTREG是其输出引脚,分别接图中所示容值大小的电容将这些引脚去耦可以确保稳压器的稳定性。ISET引脚电压和电流检测电阻将决定输出电流,因此ISET引脚处需要的电压应从REF引脚即2.5 V精密基准电压源处产生,REF引脚最大输出电流是500 μA。为了产生更高的设置电压,分压器可以接REG引脚为6 V。但注意,REF的精度为1%,REG的精度为3%。在CS+和CS?引脚的两端,应在PCB布局的这些引脚旁放置一个滤波电容约220 nF,以便过滤噪声。

控制器具有同步整流功能,设计中利用这一功能提供最高的功率转换效率。通过不同的电源为控制器和功率级供电,功率级输入电压可以低至6.5 V,最大值不得超过20 V。CS+和CS-之间最大差分输入电压是160 mV。电流检测电阻RCS一定要选取合适阻值,以便最大限度地减少其功率损失以及为控制装置提供充足的信号,且输出电流应为:

[ILED=VISET25RCS] (1)

原理图中的输出电容COUT为可选项。如没有COUT,进入LED的电流是非连续的,按(1-D)的占空比波动,D为PWM控制装置的占空比。如果有COUT,LED中的电流可以变得更加平滑,因此需要合适的输出电容才能实现所需的驱动电流模式。利用输入电容CIN可以吸收输入纹波电流,通常,放置两个10 μF/25 V陶瓷电容就足够了。而电感L决定了纹波电流,为了优化系统尺寸和效率,建议纹波电流为标称输出电流的[13]左右[6]。

设计中,利用主驱动输出DRVH控制主开关SW1,SW2作为二极管开关则用于整流,主开关SW1打开时整流开关SW2会导通,控制器处于关断模式时,实现输出与输入源隔离。为了避免过压输出,可连接电压环路,设置最大容许输出电压即VOUTM。因为内部基准电压为2.5 V,故最大输出电压的设置如式(2)所示:

[VOUTM=2.5ROVPT+ROVPBROVPB] (2)

选择合适的分压器电阻,来设置过压保护点VOUTM。CCH,CCL和RC组成闭环的环路补偿网络。需要对其进行仔细设计,以确保系统稳定性和控制速度[7]。

如果在输出端串联更多的高功率LED,需要更大的电压[8],则可在SEPIC上增加二极管和输出滤波器得到SEPIC乘法升压转化器,且其电流能保持恒定。如图4所示,L2现在连接至D1和CF1的节点,其两端都具有等于CF1上升压电压的平均直流电压,而非接地。

图4 N=2的SEPIC乘法升压转换器

示例中采用N=2级,电感绕组为分立或耦合(其中绕组电感L1和L2完全相同)。同时可计算出[VCF1]上电压为:

[VCF1=VIN+VOUT-VINN=2] (3)

此时,CCM占空比应为:

[D=VCF1-VINVCF1] (4)

同时,使用如下公式:

[VPEAK=VCF1=VIN+VOUT-VINN] (5)

可以确定N的值,其中VPEAK是Q1的峰值,从而使MOSFET和二极管可以在合理的额定电压下工作,此处二极管最好使用肖特基二极管以减少开关损耗。且该方法能避免电荷泵常见的差分电流尖峰。

在ADP3806上,控制ISET引脚处的电压便可轻松实现亮度控制,因为输出电流IOUT由ISET引脚处的电压VISET设置,原理见式(1)。调节亮度控制常用两种基本方式:第一种是改变ISET引脚处的VISET控制输出电流,采用2.5 V的VREF基准电压的电位计或6 V的VREG供电轨可做到这一点。为了最大限度地缩小电路板空间、避免布局不灵活、保证可靠性,可考虑使用数字电位计而不是相应的机械器件来实现亮度控制[9],而现在的数字电位计通常有内置去抖器和零电平/中间电平可选预设功能,不仅可以进行亮度控制,还提高了电路灵活性。这种控制简单,但存在低效问题,因为LED的效率在满电流额定值条件下往往比较高,但在电流降低时效率就会比较低[10]。为了解决这种问题,可采用PWM亮度控制方案。即定期将ISET引脚短接到AGND,而VISET显示了一种PWM模式,与输出电流IOUT一样。把开漏MOSFET连接至ISET引脚,输出的亮度会由数字信号控制,微控制器可生成该信号。控制器对控制信号做出反应需要一段时间,故亮度控制PWM信号频率应远远低于控制环路的带宽,因而比开关频率要慢得多[11]。图5显示了典型高亮度LED的效率和其驱动电流的关系,其中IOPT是发光效率最高时的最佳驱动电流点。效率优化型亮度控制方法是通过PWM电流模式来驱动LED。电流以D的占空比从0变为IOPT。这导致在连续IOPT驱动时有最大发光输出。当需要输出更多光时,适当提高驱动电流。

图5 典型高亮度LED的效率曲线

3 结 语

本文主要介绍了一种基于ADP3806开关模式电源控制器,设计了高功率LED驱动电路,该电路实现了恒定电压和恒定电流控制,远程精确的电流检测,减少损耗的同时提高了效率,并使EMI和噪声大大降低。

参考文献

[1] 吴蓉,邓茂林,付贤松.基于MAXl68320驱动器的大功率LED电源[J].集成电路设计与应用,2011(4):296?299.

[2] 李祥,曾以成,石合地.带过温保护功能的LED恒流驱动电路设计[J].电路与系统学报,2013(2):108?111.

[3] Analog Devices, Inc. Driving high power LED [R]. America: Analog Devices, Inc,2013.

[4] Analog Devices, Inc.在减少应力的同时获得更大升压:SEPIC乘法升压转换器[M]. America:Analog Devices, Inc,2012.

[5] 周志敏,周纪海,纪爱华.开关电源使用技术[M].北京:人民邮电出版社,2007.

[6] PRESSMAN A I, BILLINGS K, MOREY T. 开关电源设计[M].王志强,肖文勋,虞龙,等译.北京:电子工业出版社,2010.

[7] 刘仁贵,侯成英.基于DC/DC开关稳压器的大功率LED恒流驱动设计[J].电子设计工程,2012(5):97?99.

[8] 罗静华.大功率LED驱动控制技术[D].西安:西安电子科技大学,2010.

[9] 陈浩.大功率LED驱动及智能控制系统设计[D].武汉:华中科技大学,2011.

[10] 江磊.基于高效率LED驱动器及ZigBee网络的智能照明控制系统[D].上海:复旦大学,2010.

led驱动电路范文3

白光LED驱动器的主要构件是一个振荡器、一个电荷泵和一个稳流电流源。美国国家半导体公司 (national.com)生产一种在高度集成的LM2791/2型 IC内包含以上三种构件的器件。白光LED驱动器通常与手机基带控制器或微控制器串联使用。你可以方便地采用LM2791/2来提供一个时钟源。你只要考虑到在快速充放电电容器(C1)两个引脚上有一个伪方波,就可以实现一个简单而有用的电路。你可以从这两引脚上获得这一伪方波,并净化之。

图1,白光LED驱动器可以兼做微控制器的时钟源。

为了完成这个任务,你可将这一伪方波信号通过一只330Ω电阻器R1注入一个简单的倒相器门,如一个DM7404型十六进制倒相器(图1)。净信号是一个纯净的2MHz时钟源。示波器图形示出了伪方波以及倒相器输出端的净化方波(图2)。你可以将这个信号用做基带控制器或微控制器的简单时钟源,以便执行诸如小键盘解码或电池识别检测等简单任务。

图2,逻辑倒相器净化来自快速充放电电容器的伪方波(上部);净化方波(底部)是微控制器的稳定时钟源。

led驱动电路范文4

论文关键词:LED,电源驱动,节能高效

 

一、LED路灯的电源驱动原理

近些年随着大功率的LED发光技术的升级,大功率的白光LED进入了照明市场,越来越多的被应用于通用照明领域。因为LED本身具有高光效、寿命长、抗浪涌能力差等特点,以此LED路灯的电源控制和驱动系统就成为了保证其功能和高效的重要基础。

为了设计出更加安全可靠的电源驱动器,必须对其工作原理进行了解。下面就对LED路灯电源驱动器的基本工作原理进行简要的介绍:主要的系统设计是处采用隔离变压器、PEC控制电源开关,并保证输出为恒定的电压,完成对LED路灯的驱动。因为实际中LED的抗浪涌的能力较差,尤其是对反向电压更为敏感。所以在电源控制中应当注意对这方面的保护效果的提高。同时,LED路灯主要的工作状况是户外,因此要增加对防浪涌的措施。因为对其供电的电网容易受到雷电的干扰,从而产生感应电流而涌入电网,从而导致对LED的破坏。所以电源的驱动也应当具备抑制浪涌的功能,达到保护LED的效果。此时采用的EMI滤波电路就起到了这种防止电网谐波串入的模块,以此保护路灯的电路正常工作。

二、LED路灯的电源驱动器的设计

1、驱动器设计简述

针对LED路灯系统的电源控制器的设计需要考虑到其特地和基本要求才能达到目的。具体的情况如下:此系统中的每个路灯的功率在 100W以内;为了提高路灯的实用性,路灯的LED被分为若干小组,每组LED则是串联驱动节能高效,组与组之间为隔离驱动,保证单组损坏而不影响整个LED的工作;为了提高路灯的安全性,输入和输出系统需要有电气隔离;电源的公因数必须维持在较高的水平。

在设计中为了满足以上的基本需求,通常采用的是AC/DC恒压电源和多路控制的DC/DC恒定流动驱动级联的方式完成对多路的LED驱动。AC/DC部分采用的是反激形式拓扑,输出的功率可以满足LED的功率;DC/DC的部分采用国半德尔LED恒定电流芯片。其中在AC/DC部分所采用的反激式的电源所产生的损耗将影响电源的效率,其损耗主要有:一次场效应晶体管的损耗,主要是导通和开关损耗;二次侧的整流二极管造成的功率损耗;高频变压的固有的铁损、铜损、漏感损耗等,为了提高整个电源的高效率就应当对上面三种情况进行控制。

2、控制形式和零电压设计

在提高效率的设计中,如采用ST所生产的L6562作为控制芯片,此芯片是一种较为经济的功率因数校正控制元器件。反激方式电源工作是在不连续导电的模式下进行工作的,通过前端的滤波其进行自动调整实现高功率。为了减小场效应晶体管损耗,利用与芯片相适应的器件,这样可以有效的降低在导通时出现的损耗,同时还可以利用准谐振的技术实现场效应晶体管的零电压导通,完成对开关损耗的控制cssci期刊目录。

3、同步整流设计

通常的反激式开关在利用中二次侧的整流二级管也会形成较大的损耗,为了实现高效率可以利用具有低导通降压的二极管来缓解着高损耗的问题,但是实践中看,此种改进的效果并不明显,同时一些设计中输出的的电压较高,而肖特基二极管的反向耐压性能并不理想,所以其不能满足高效率需求。

实践证明较好的方法是采用同步整流技术对功率进行调整,利用导通电阻较低的场效应晶体管代替整流二极管。同步整流方式可以分为外驱动和内驱动两种,工作原理也可分为电压型和电流型、谐振型驱动等。这些同步驱动的方式各自有其优势和不足。其中一种较为实用的是电流同步的控制驱动方案,但是因为驱动中选择了场效应晶体管门极驱动电压钳位在输出电压上,而门极穿电压通常较低,因此要采用此种方法就要降低输出电压。

所以可以采用混合型的同步整流方法,其工作的原理为在两个变压器上的两个绕组为T3、T4,其中T3设计为二次绕组主要负责能量的传递,T4则为辅助绕组。在T4上的电压随着T3电压的升高而升高,用于开启同步整流用场效应管。此时的电流互感器中的两个绕组也起到不同的作用,初级绕组是串联在主电路中,是检验流经的场效应管的电流,当该绕组中的电流下降到0的时候节能高效,另一个绕组则将场效应管断开。所以此种方案可以利用电压信号来控制场效应晶体管的导通,电流信号泽尔负责其关闭,不仅仅提高了效率还可以稳定的工作,控制了无开通的情况。

4、变压器的高效率设计

高频率变压器是隔离形式的电源中不可或缺的器件,在提升效率的方面也有着重要的作用。变压的损耗主要来自铜损、铁损、漏感损耗,此三者的损耗可以通过必要的手段进性损耗的控制,但是控制的措施不能完全达到综合高效的目标效果。因此,新型的变压器技术将高频率供电系统进行了升级。此种变压器的技术日趋成熟,主要特点是高度低,利用底部面积大的平面磁芯。此种变压器采用的绕着是螺旋印制线构成。和以往的变压器相比此种平面型的变压效果更高,工作效率也得到了提升,且体积小、漏感小、导热性好、一致性强等。虽然其距离应用还有一段时间,但是可以成为高端应用领域的替代产品。

三、结束语

LED路灯系统的高效率电源驱动器的设计,其首要的目的就是保证路灯的高频率工况,同时防止供电系统中的干扰侵入到路灯系统中而造成损坏。其次,利用多种复合电路和晶体管来提高供电过程中的各种线路损耗,提高供电的效率,以此达到安全、高效的目的。

参考文献:

[1]魏大为.大功率LED路灯驱动电源的设计[J].电工技术,2009,(05)

[2]张国隽.城市路灯照明节能方案的设计[J].广东科技,2007,(S2)

[3]陈发强.优化路灯电源设计节约用电[J].科技资讯,2007,(29)

[4]金香.路灯电源控制系统的设计[J].节能,2009,(09)

led驱动电路范文5

编者按:白炽灯灯泡发展至今已接近极限,其95%的热损耗使很多用户大伤脑筋。相比之下,荧光灯的表现虽然稍微好点,但功耗浪费仍高达80%。这两种技术均 无法与白光LED同日而语,其在理论上已具备80%以上的能效水平。不仅如此,LED的使用寿命也要比传统的光源长得多。 因此,随着一般照明应用逐渐转入LED技术,能耗将会得以极大地降低。据美国能源部最近的研究预测,白光LED将在2025年得到广泛采用,全球的电力消 耗将会降低10%,可节省高达100亿美元的电费。 尽管白光LED优点很多,但LED驱动电路的设计却面临着重大挑战。空间限制的要求和散热的要求都对设计有所限制。最后,设计师们还必须认真考虑EMI要求对其设计的影响。 在低功率(≤3W)照明应用中,设计师都使用了现成的非隔离式、基于电感的降压式和升降式开关模式电源。本文将对这两种拓扑结构进行比较,论述各自的优缺点。 两种拓扑结构 图1所示为配置为基本降压式转换器(图1a)和基本升降压式转换器(图1b)的LinkSwitch-TN器件。通过在单片IC上集成一个 功率MOSFET、振荡器、简单的开/关控制、一个高压开关电流源、频率抖动、逐周期电流限流及热关断电路,可以简化转换器阶段的设计复杂度并减少元件 数。LinkSwitch-TN器件可通过漏极引脚实现自供电,无需使用偏置电源及相关电路。它极具成本效益,可用来替代输出电流小于或等于360mA的 线性和电容降压式非隔离电源,因此能够提供出色的输入电压调整率和负载调整率。与无源元件电源方案相比,它的效率更高,而功率因子则比电容降压式方案高。 图1? 基本的LinkSwitch-TN结构 图1中所示的降压式转换器具有诸多优点。首先,它可以最大化所选LinkSwitch-TN器件的可用输出功率以及电感值。同时还可以降低电源开关和续流二极管的电压应力。此外,流经输出电感的平均电流要略低于同类升降压式转换器中的平均电流。 升降压式转换器与降压式转换器相比,其配置具有一大优点,即输出二极管与负载串联。在降压式转换器中,如果MOSFET发生短路故障,输入将直接与输出相连。而在升降压式转换器中发生此类情况时,反向偏压输出二极管则会阻断输入和输出之间的通路。 在这两种转换器中,AC输入经D1、D2、C1、C2、RF1和RF2整流滤波。两个二极管可以增强输入电涌承受能力和传导EMI性能。设 计师应该使用可熔阻燃电阻作为RF1,但可以使用只具阻燃功能的电阻作为RF2。Linkswitch-TN器件中的开/关控制用于调节输出电流。一旦进 入反馈(FB)引脚的电流超过49μA,MOSFET开关将被禁用,以便进入下一开关周期。 降低热量 设计LED驱动电路所面临的主要挑战是散热问题。即使采用比白炽灯技术效率更高的技术,3W的电路也将会达到可危及器件完整性的温度级别。 而且,将驱动电子器件集成到具有严格限制的标准GU10灯座中时也会遇到严峻的散热挑战。设计者解决该问题的唯一途径便是将热量传导至灯泡的旋入式灯座 上。在上述的拓扑图中,LinkSwitch-TN器件中添加有一热关断电路,在结温度超过142℃时可禁用功率MOSFET,从而防止LED遭受潜在的 损坏。一旦结温度下降75℃,MOSFET将自动重新开启。 与降压拓扑结构相比,升降压拓扑结构的效率要略低一些,这是因为功率不会在MOSFET开关每次打开时都传输到输出端。因此,它产生的热量比降压拓扑结构多。不过差别不太明显。 为确保电路拓扑结构符合热调节要求,设计师将电源组件安装到灯座中,然后测量LNK306DN源极引脚的温度。在理想情况下,源极引脚的温 度不应超出100℃。在25℃的室内环境温度下测量的结果表明,Vin值上升到265VAC时,源极引脚温度将超过100℃。鉴于这些结果,设计师断定可 能对某些额外的散热器有热限制方面的要求,比如将LED散热片放于U1 SO-8C封装

led驱动电路范文6

关键词 LED 驱动电源 LED灯 发展趋势

中图分类号:TM923 文献标识码:A

1 LED驱动电源定义

LED驱动电源把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器,通常情况下,LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。LED电源核心元件包括开关控制器、电感器、开关元器件(MOSfet)、反馈电阻、输入滤波器件、输出滤波器件等等。根据不同场合要求,还要有输入过压保护电路、输入欠压保护电路,LED开路保护、过流保护等电路。

2 LED驱动电源研究现状

从LED驱动器供电可以将其分成DC/DC和AC/DC两类。DC/DC驱动器一般由电池、电瓶或稳压电源供电,主要用于便携式电子产品、矿灯、汽车等用电设备。AC/DC驱动器直接由市电供电,现阶段主要用于装饰,景观照明的LED灯。当前,DC/DC驱动器主要有两种设计方案:电容式电荷泵电路和电感式DC/DC电路。AC/DC驱动器有工频变压降压,电容降压,buck降压电路以及单片开关电路几个设计方案。

3 LED灯照明的优点

与现行照明设备比较,LED照明有众多突出优点。①发光效率高,耗能少,LED的光效预计可达到200lm/W以上,而且光的单色性好、光谱窄。在同样的照明效果下,LED的耗电量是白炽灯泡的八分之一,荧光灯管的二分之一。②使用寿命长,LED的使用寿命可以长达近十万小时,而白炽灯一般为1000~2000小时,荧光灯为6000~8000小时。③安全环保,LED为全固态发光体,耐震、耐冲击,而且发热量低,无热辐射,无污染。④启动时间短,LED的响应时间只有几十纳秒,因此适合用在一些需要快速响应的场合。⑤体积小,LED具有小型化、平面化、可设计性强的特点,可以使我们从传统的点、线光源局限中解放出来,实现照明的随意布置。

4 LED电源和驱动电路主要技术概况

4.1电压变换技术

电源是影响LED光源可靠性和适应性的一个重要组成部分,必须作重点考虑。目前我国的市电是220V的交流电,而LED光源属半导体光源,通常是用直流低电压供电,这就要求在这些灯具中或外部设置AC-DC转换电路,以适应LED电流驱动的特征。目前电源选择的途径有开关电源、高频电源、电容降压后整流电源等多种,根据电流稳定性,瞬态过冲以及安全性、可靠性的不同要求作不同选择。

4.2电源与驱动电路的寿命与成本

LED寿命方面,虽然单颗LED本身的寿命长达10万小时,但其应用时必须搭配电源转换电路,故LED照明器具整体寿命必须从光电整合应用加以考虑。但对照明用LED,为达到匹配要求,电源与驱动电路的寿命必须超过10万小时,使其不再成为LED照明系统的瓶颈因素。在考虑长寿命的同时又不能增加太多的成本,电源与驱动电路的寿命与成本的通常不宜超过照明系统总成本的三分之一,在LED照明灯具产品发展的初期,必须平衡好电源与驱动电路的寿命与成本的关系。

4.3驱动程序的可编程技术

LED用作光源的一个显著特点就是在低驱动电流条件下仍能维持其流明效率,同时对于R.G.B.多晶型混光而形成白光来说,通过开发一种针对LED的数字RGB混合控制系统,使用户能够在很大范围内对LED的亮度,颜色和色调进行任意调节,给人以一种全新的视觉享受。在城市景观亮化应用方面,LED光源可在微处理器控制下可以按不同模式加以变化,形成夜晚的多姿百态的动态效果,在这方面将体现LED相对于其它光源所具有的独特的竞争优势。

4.4电源与驱动电路的效率

LED电源与驱动电路,既要有一定的供LED所需的接近恒流的正向电流输出,又要有较高的转换效率,电光转化效率是led照明的一个重要因素,否则就会失去LED节能的优点,目前商业化的开关电源其效率约为80%左右,作为led照明用电源,其转换效率仍须进一步提升。

5 LED驱动电源发展趋势

LED由于在经济环保、寿命时间长、光电转化效率高等众多优点,今年来在各行各业的应用得以快速发展和研究,LED的驱动电源也成了最近的关注热点。但由于驱动电源的设计及驱动方式选择不当,使得LED灯极易损坏。未来LED驱动电源的发展方向为先恒压,再线性恒流整合方式。

参考文献

[1] 蒋天堂.LED的特性及驱动电源的发展趋势[J].照明工程学报,2011,22(3).

[2] 陈鹏.大功率全彩色LED驱动电路的研制[D].江西师范大学,2009.