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LED电源规划及经历汇编

随着LED照明的发展,led驱动电源的入行者人数在激增。其中有从其他电源设计或者电子行业转行而来,但更多的确是众多的新入行者。OFweek电源网小编在这里整理前人经验,摘录汇总led电源的常见设计思路

  跟着LED照明的开展,led驱动电源的入行者人数在激增。其间有从其他电源规划或许电子职业转行而来,但更多的确是许多的新入行者。OFweek电源网小编在这儿收拾前人经历,摘抄汇总led电源的常见规划思路、问题与注意事项。期望对新进者有所协助…

  LED电源及其根本驱动电路规划

  LED供电的原始电源现在主要有三种:即低压电池、太阳能电池和沟通市电电源。不管是选用哪一种原始电源,都必须经过电源改换来满意LED的作业条件。这种电源改换电路,一般来说就是指的LED驱动电路。在LED太阳能供电系统中,还需求蓄电池或超级电容器,用以贮存太阳能。在夜晚需求照明时,蓄电池或超级电容器再经过操控电路放电,为LED驱动电路供电。

  太阳能和风能与LED的结合,是LED运用的一大亮点,它将为第三国际的贫穷和边远地区带来光亮,让绿色照明的光芒照亮国际的每一个旮旯。

  一、低压直流供电的LFD驱动电路

  1.当输入电压高于LED电压时

  当输入电压高于LED或LED串的电压降时,一般选用线性稳压器或开关型降压稳压器。

  (1)线性稳压器

  线性稳压器是一种DC-DC降压式改换器。LED驱动电路所选用的线性稳压器大都为低压差稳压器(LDO),其长处是不需求电感元件,所需元件数量少,不发生EMI,本身电压降比较低。可是与开关型稳压器比较,LDO的功率损耗仍是较大,功率较低。LDO在驱动350mA以上的大功率LED串时,往往需求加散热器。

  (2)开关型降压(buck)稳压器

  根据单片专用IC的开关型降压稳压器需求一个电感元件。许多降压稳压器开关频率达1MHz以上,致使外部元件十分小,占有十分小的空间,功率达90%以上。但这种改换器会发生开关噪声,存在EMI问题。图1所示是根据Zetex公司ZXSC300的3WLED降压型驱动电路。其间的RCS为电流传感电阻,D1为1A的肖特基二极管。在6V的输入电压下,经过LED的电流达1.11A.ZXSC300选用5引脚SOT23封装。

  现在有许多降压改换器单片IC将开关MOSFET(Q1)和降压二极管(D1)也集成在同一芯片上,使外部元件数量进一步削减。

  2.当输入电压低于LED电压时

  当输入电压低于LED或LED串的总正向压降时,LED需求升压型驱动电路。升压型改换器主要有以下两种类型。

  (1)电感升压改换器

  在手机背光照明中,常运用电感升压型LED驱动电路。开关型电感升压改换器被用作驱动一个或多个LED组成的LED串,经过每个LED的电流持平。假如LED串中有一个LED开路,其他LED将会平息。图2所示为电感升压型LED驱动电路,LED串由8只日亚化工公司的NSPW500BS型白光LED组成,在4V的输入电压下,经过每个LED的电流约为25mA。

  现在绝大多数升压稳压器IC,都将开关管集成在芯片中,有的还集成了肖特基二极管。

  (2)开关电容(电荷泵)升压改换器

  开关电容升压转化器亦即电荷泵。电荷泵专用IC内置切换开关,外接1个或两个1μF的充放电电容。电荷泵作业形式有1×、1.5×和2×,近几年又呈现了1.33×(4/3倍)和4×形式。在输出电压挨近输入电压时,电荷泵不需求升压,即在1×形式作业。当需求升压时,则切换到1.5×或其他作业形式。电荷泵电路能够驱动LED阵列,也可只驱动1个LED.图3所示为根据MAXl570的电荷泵驱动5个白光LED的电路。MAX1570选用4mm×4mm的16引脚QFN封装,最大厚度为0.8mm.MAX1570输入电压规模为2.7V~5.5V,在1MHz的固定频率和在1×及1.5×形式高效作业,为LED供给30mA的恒流,LED电流匹配精度达0.3%,而且LED电流可由单个电阻RsEr设置。可经过数字输入或PWM来操控LED亮度,在封闭状况仅耗费0.1μA的电流。

  3.当输入电压既或许高于也或许低于LED电压时

  在输入电压既或许高于,也或许低于LED或LED串的总电压降时,就必须运用降压/升压改换器。根据LT℃3783的降压/升压型改换器驱动8只1.5A串联LED的电路如图4所示。该LED串驱动电路的输入电压规模为9~36V,LED串的总电压降规模为18~37V.在VIN=14.4V,Vo=36V和I0=1.5A条件下,输出功率为54W,功率达93%.电路的开关频率由IC脚FREQ上的

  电阻R5设置(频率规模为20kHz~1MHz),R7与R8组成的分压器设置输出过电压维护电平,衔接在IC脚FBP与高侧线路之间的R4,用作感测LED电流。LTC3783支撑多拓扑结构。用其还能够构筑升压转化器和降压转化器等电路。

  回扫改换器、单端初级电感改换器(SEP%&&&&&%)和CUK稳压器等,都能够升高或下降输入电压,

  输出与输入电压在极性上能够相同或相反。每种拓扑都有共同的优势,但功率都比降压一升压稳压器低。

  二、沟通市电供电的LED驱动电路

  1.电容降压型LED驱动电路

  图5所示为电容降压型LED驱动电路(注:图5电路绘于上期本版)。图中,C1为降压电容,R1为泄放电阻,DI~D5为桥式整流器,C2、C3为滤波电容,RVl用作瞬态过电压维护,R2为限流电阻。在220V50Hz的输入电源下,经过电容C1的电流为I=69C1(C1单位为μF,I单位为mA)。若挑选C1为0.471μF,电流约为32mA.在此情况下,R1值可挑选1MΩ。

  %&&&&&%降压型LED驱动电路仅适合于小功率运用,不能供给较大的驱动电流,而且功率很低。其长处是本钱低,电路简略。

  2.变压器降压LED驱动电路

  一种选用电源变压器降压的LED驱动电路如图6所示。变压器次边输出为12Vac,白光LED的正向压降VF=3.5V,正向电流IF=350mA.桥式整流滤波电压为12Vx2,限流电阻R1值为R1=(12V×2-3xVF)/IF=(12V×2-3×3.5V)/350mA=18.3Ω

  挑选R1=20Ω。R1在350mA下的功耗为0.352×20=2.45W,可挑选3W的电阻。在R1=20下Ω,经过LED的电流为:

  ILED=(12V×2-3×3.5V)/20Ω=323mA

  若桥式整流器输入电压动摇±10%,在10.8Vac下的LED电流为238mA,在13.2Vac下的LED电流则为429mA,导致LED电流改变率超越±25%.由此可见,尽管图6所示的电路比较简略,但电流调整才能很差,而且电源变压器大而粗笨,不易于完成电路的小型化和轻量化。

  图7所示为选用线性稳压器MC7809的白光LED驱动电路,其AC输入电压(12Vac)为电源变压器(或电子变压器输出。MC7809的DC输出电压为9V,R1值为:R1=(Vout-2×VF)/IF(9V-2×3.5V)/350mA=5.7ΩR1耗费的功率为:

  p=12×R=(0.35A)2×5.7Ω=0.698W

  MC7809的功耗为:P=(12V×根号(2)2-9V)×IF=(17-9V)×0.35A=2.8W选用线性稳压器后,电流调整率达±5%,但功率耗散较大,功率较低。

  假如选用安森美公司出产的线性电流源NUD4001替代线性稳压器,电流调整率可低于1%,NUD4001的本身功耗在350mA下,仅为0.875W.

  3.开关型稳压器

  根据开关电源拓扑结构的离线LED驱动电路能够取得80%左右的高功率,而且能供给恒流和恒压输出,可是电路比较复杂,本钱较高,在有些情况下存在EMI问题。

  图8所示是根据操控器NCPl012的回扫(反激)式改换器驱动5个白光LED的电路。该电路的输出DC电压为17.5V,输出功率为6.125W,功率挨近80%.NCP1012的开关频率为65kHz,供给动态自供电(DSS)、过电压及短路维护和过温度维护,无需变压器供给偏置绕组。由于芯片上集成了功率MOSFET,使外部元件进一步削减。

  为满意景象照明、工业照明和修建照明的需求,近期呈现了许多用于驱动LED的离线操控器芯片。由于现在手机等便携式设备已趋于饱满,LED的运用将转向景象照明、轿车和大屏幕显现及一般照明范畴。离线开关型LED驱动电路,将成为往后占主导地位的拓扑结构。LED太阳能供电系统,将会有一个较大的开展。

  LED照明驱动难题的处理思路

  LED的摆放方法及LED光源的标准决议着根本的驱动器要求。LED驱动器的主要功能就是在必定的作业条件规模下约束流过LED的电流,而不管输入及输出电压怎么改变。最常用的是选用变压器来进行电气阻隔。文中论说了LED照明规划需求考虑的要素。

  一、LED驱动器通用要求

  驱动LED面临着不少应战,如正向电压会跟着温度、电流的改变而改变,而不同个别、不同批次、不同供货商的LED正向电压也会有差异;别的,LED的“色点”也会跟着电流及温度的改变而漂移。

  别的,运用中一般会运用多颗LED,这就涉及到多颗LED的摆放方法问题。各种摆放方法中,首选驱动串联的单串LED,由于这种方法不管正向电压怎么改变、输出电压(Vout)怎么“漂移”,均供给极佳的电流匹配功能。

  当然,用户也能够选用并联、串联-并联组合及穿插衔接等其它摆放方法,用于需求“彼此匹配的”LED正向电压的运用,并取得其它优势。如在穿插衔接中,假如其间某个LED因毛病开路,电路中仅有1个LED的驱动电流会加倍,然后尽量削减对整个电路的影响。

  常见的LED摆放方法

  LED的摆放方法及LED光源的标准决议着根本的驱动器要求。LED驱动器的主要功能就是在必定的作业条件规模下约束流过LED的电流,而不管输入及输出电压怎么改变。LED驱动器根本的作业电路示意图如图2所示,其间所谓的“阻隔”表明沟通线路电压与LED(即输入与输出)之间没有物理上的电气衔接,最常用的是选用变压器来电气阻隔,而“非阻隔”则没有选用高频变压器来电气阻隔。

  值得一提的是,在LED照明规划中,AC-DC电源转化与恒流驱动这两部分电路能够选用不同装备:

  1)整体式(integral)装备,即两者交融在一起,均坐落照明灯具内,这种装备的优势包含优化能效及简化装置等;

2)分布式(distributed)装备,即两者

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