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恒流LED驱动器:经济高效、牢靠、使用方便

LEDs are widely used across all market segments. Although high power LEDs need complex driver scheme

LED被广泛用于各个细分商场。虽然高功率LED需求选用杂乱的驱动计划,但绝大多数运用是运用电流低于500毫安的LED,并可由线性恒流LED驱动器驱动。这些驱动器运用简略、牢靠、经济高效,且不会影响EMC。本文扼要介绍在实践运用中运用恒流LED驱动器时应考虑哪些规划和功率问题。

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为了驱动高功用LED,有多种高端解决计划,运用具有杂乱控制器的升压-降压拓扑结构,但这需求深刻理解这些拓扑才干创立牢靠且契合EMC标准的规划。可是,关于中低功率LED,有一个十分简略且强壮的驱动器解决计划,运用恒流LED驱动器作为一个简略的线性稳压器。从功率损耗的视点来看,恒流LED驱动器并不是抱负的挑选,但其超卓的EMC功用、牢靠性、简略完成,以及终究明显的下降体系本钱,使其成为驱动高达500 mA LED的首选解决计划。本文中说到的以NCR为后缀的驱动器都可从安世半导体取得。它们被用于恒定电流源和轿车运用,例如内饰和外饰灯(例如,门把手、仪表板、数字键盘灯、指示器或尾灯)。

图1:低端和高端恒流LED驱动器拓扑:

图1所示为运用恒流驱动器来驱动LED的根本电路。这种驱动器内部由一个BJT、两个二极管和两个电阻组成。选用PNP BJT的恒流驱动器作为高端驱动器运用,而选用NPN BJT的恒流驱动器作为低端驱动器运用。其间一个电阻界说最小的输出电流,另一个电阻调理偏置电压,对使能特性起重要作用。高端恒流驱动器具有一个接地的使能引脚;因而能够经过断开此引脚来封闭两个驱动器以及LED。在实践中,经过选用配电阻晶体管(RET)(如图1右所示)或MOSFET来完成此意图。可是,低端驱动器需求发动某些潜在功用。NCRx20x系列驱动器需求选用一个电源电压来使能(如图1 左所示)。NCRx21x系列驱动器可在更低电压(3.3 V)下使能(如图1 中所示)。此零件从使能引脚获取1 – 2 mA电流,因而易于被微控制器或逻辑器材的输出引脚驱动。这样十分便于LED的敞开和封闭,以及运用PWM控制器来简略调理LED灯的明暗。

关于调理明暗的功用,请参见图2:装备外部6 Ω电阻,选用不同开关频率时,NCR321Z的输出电流的均值与占空比成函数联系。该图展现了占空比与丈量的均匀输出电流之间的线性联系。即便频率超越主张的10 kHz,这种线性联系依然适用。可是,最好选用不超越10 kHz的频率,以防止EMC问题。

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图2:装备外部6 Ω电阻,选用不同开关频率时,NCR321Z的输出电流的均匀值与占空比成函数联系。

大部分恒流LED驱动器的输出电流都是由外接电阻来调理。有些类型的恒流驱动现已调理为常用的电流,不需求配有外部电阻,所以可选用3引脚封装。在可衔接外部电阻的运用中,外接电阻与内部电阻并联,从而会下降有用电阻。选用NPN晶体管的低端恒流驱动器(NCRx2xx系列)配有一个95 Ω内部电阻。经过对丈量曲线进行剖析,得出如下公式,能够预算出外接电阻与输出电流之间的联系:

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外接电阻的值不能太低,避免超越最大输出电流。假如外接电阻比内部电阻小,则大部分输出电流将流经外部电阻;当外部电阻很小,输出电流会很大,这一点很重要。可是,¼ W电阻就已满足,因为即便是输出电流为250 mA,功率损耗不会超越170 mW。

恒流驱动器表现出对温度的负相关性。在温度升高时,输出电流会稍微下降。可是,输出电流不会遭到加在恒流驱动器的压降的影响。因为输出电流随温度升高而下降,所以不存在热失控的危险。

加在恒流驱动器上的最小压降约为1.4 V。低于此电压时,线性调理不能正常作业。超越此值时,恒流驱动器上的压降会动态的调整,以增强所需的输出电流。低端和高端装备的恒流驱动器中,输出电压一直按核算,LED上的电压,供电电压。当LED的亮度在某种程度上与电源电压无关时,应运用恒流LED驱动器。例如,轿车的12 V电源在正常运行时会在11 V和15 V之间动摇。假如已知LED中所需的驱动电流和压降,那么最小电源电压能够由加在驱动器上的压降和LED上的电压之和核算得出。最大答应电压由加在驱动器中的最大答应压降决议,或许经过来预算的总功耗决议。因而,假如不超越规格书的约束,则答应的操作规模能够表明为:

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SOT457封装的恒流驱动器的一般具有的总功耗。输出电流为50 mA时,这与15 V的裕量有关。安世半导体新推出的SOT223封装的器材的进步至1.25 W,这将电压裕量调高至25 V。

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图3:并联运用的两个低端驱动器。

此外,能够经过减小输出电流来进步电压裕量。如图3所示,将两个或多个恒流驱动器并联起来能够实在让电流翻倍。运用这种办法,能够驱动超越单个驱动器容限的电流,或许运用低于驱动器容限的电流来添加电压裕量。运用两个选用SOT223封装、驱动容限为250 mA的恒流驱动器,能够使电路驱动500 mA LED,其电压裕量为5 V。并联驱动恒定电流驱动器时,外部电阻的精度是最重要的影响单个驱动器输出电流对称性的要素。图4描绘了选用SOT457和SOT223封装时,电压裕量与单个和并联驱动器的输出电流的对应联系。

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图4:选用SOT457和SOT223封装的单个和并联驱动器的电压裕量。

图5:选用SOT457和SOT223封装的安世半导体LED驱动器(NCRx2xx)

综上所述,恒流LED驱动器供给了一种经济高效且易于施行的驱动中低功率LED的解决计划。运用更高的封装会直接转化为更高的电源电压裕量,并且并联驱动器可用于提高驱动电流才能。

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