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电路图天天读(1):几种LED驱动电路设计组合分析

  LED 驱动电路除了要满意安全要求外,别的的底子功能应有两个方面,一是尽或许坚持恒流特性,尤其在电源电压发生±15%的改变时,仍应能坚持输出电流在±…

  LED 驱动电路除了要满意安全要求外,别的的底子功能应有两个方面,一是尽或许坚持恒流特性,尤其在电源电压发生±15%的改变时,仍应能坚持输出电流在±10%的范围内改变。二是驱动电路应坚持较低的本身功耗,这样才干使LED 的体系功率坚持在较高水平。

  传统的低功率LED驱动电路

  

  图1

  图1 是传统的低功率电路,电网电源经过降压变压器降压;桥式整流滤波后,经过电阻限流来使3 个LED 安稳作业,这种电路的丧命缺陷是:电阻R 的存在是有必要的,R 上的有功损耗直接影响了体系的功率,当R 分压较小时,R 的压降占总输出电压的40%,输出电路在R 上的有功损耗现已占40%,再加上变压器损耗,体系功率小于50%。当电源电压在±10%的范围内改变时,流过LED 的电流改变将≥25%,LED 上的功率改变将到达30%。当R 分压较大时,在电源电压在±10%的范围内改变时,虽然能使输出到LED 的功率改变削减,但体系功率将更低。

  

  图2

  图2是在图1 的基础上加了一个集成稳压元件MC7809,使输出端的电压底子安稳在9V,限流电阻R 可用得很小也不会由于电源电压的不安稳形成LED 的超载。可是此电路除了确保LED 的底子安稳输出外,功率仍是很低的。由于MC7809 和R1 上的压降仍占很大份额,其功率仅为40%左右。

  上述这类电路的使用,体系总的每瓦输出流明仅为20lm/W~25lm/W,是底子不能称为节能的照明产品的。为了到达既能使LED 安稳作业,又能坚持高的功率,应选用低功耗的限流元件和电路来使体系功率进步。

  

  图3

  图3 是选用集成恒流源NUD4001 的LED 驱动电路,这一电路的明显特点是当电源电压在±15%的范围内改变时,输出动摇≤1%,可称为恒功率驱动电路,别的这一IC 电路可在很低的串联分压下作业(即1 脚与输出的各引脚之间的电压在≥2.8V 时尚能作业),所以可确保在简直恒功率输出的情况下,坚持1 脚与输出引脚之间的电压在2.8V 左右就能使体系功率达70%左右。这一IC 电路的输入电源可选用工频沟通,但最好选用卤钨灯电子变压器作为前级,这样能确保谐波和电源端子搅扰都契合规范的要求。当电子变压器内部完成Ⅱ类电器的阻隔绝缘输出时,图3 电路可用于Ⅱ类灯具中,而且输出端能够做成可触及式。

  

  图4

  电路是直接选用电容作为限流元件,在此电路中,由于电容上的分压简直到达了悉数电源电压,所以具有杰出的限流特性,当电源电压在±10%动摇时,输出电流也在≤±10%内动摇,只需在规划中把LED 的额外值留有必定的裕量,就能确保在电源电压动摇时LED 仍处于杰出的作业状况。由于电容的介质损耗极小,所以电路的损耗很小,电阻R 的作用是在断电时,确保电容上的电压能及时放掉,其阻值可≥3MΩ,每组串联的LED 中,可加有一个IN4007 二极管,当两组串联的LED 有一个内部开路时,另一组有或许被反向电压击穿,如串入一个IN4007 二极管,则可维护剩下的LED 不损坏,当然IN4007 的参加也使功率略有下降,(当输出电流30mA 时,IN4007 上的功耗约0.02W)。关于一体化小夜灯,可省掉IN4007,此刻这一驱动电路功率≥90%。用此驱动电路做成的LED 小夜灯,功率高于选用气体放电光源的小夜灯,而且使用寿数远大于选用其它光源的小夜灯。此电路在30 个LED 串联时还能安稳作业。可是此电路输出的光具有必定的频闪(在50Hz 时有100Hz 的频闪),不适用于运动物的照明场合,而且使用时LED 应做成不行触及,不然将影响安全。

  

  图5

  电路是在原卤钨灯电子变压器的基础上,使用高频电感限流来完成LED 的安稳作业。此电路的特点是,负载可依据电子变压器功率的巨细带上几组LED,而且可做到次级彻底阻隔的安全特低电压输出,输出电压12V(此刻每组的 LED 为3 个),(最高输出电压图5 能够到25V/空载输出电压能够到33V)。由于选用了高频电流来点亮LED,所以输出光的频闪现象底子可消除。输出的限流电感,能够做得体积很小,每个电感的电感量仅为0.05mH~0.2mH

  (依据LED 的电流不同,选用不同电感量的电感),只需电感选用的线径不要太细,电子变压器的调试水平较高,这一电路在输出功率为8W~70W 时,整体功率可达80%~92%。此电路在线路功率≥25W 时,还能全面满意谐波和EMI 的要求。此电路在电源电压改变±10%时,输出给LED 的功率改变±20%,所以应确保在额外电源电压下,使输出给LED 的功率恰当小于额外值,避免过电压时LED 超载引起过热而影响使用寿数。

  

  图6

  电路是选用2 块专用IC 电路的LED 驱动电路,该电路选用IC1 类型VIPEr22A 是ST公司出产的智能功率开关集成模块,内部具有PWM 操控电路和一个0.7A/730V 的VDMOS 场效应功率管,IC2 的类型为TSM1101,该IC 内部具有2.5V 的基准电压及两个由运放器组成的比较器,从R6 上获得LED 的作业电流信号输入到IC2 中的CC 比较器,经过比较扩大后,反应到前级。从R4 和R5 分压器上获得LED 的作业电压信号,输入到IC2 中的CV 比较器,经过比较扩大后也反应到前级,两个比较器的反应信号都是经过光电耦合器(类型SFH610A)耦合到IC1 操控极。IC1 本身发生高频信号来使本身的VDMOS 管不断地作业在导通与截止之间,当电源电压改变时形成N3 上电压改变以及当LED 电流和电压发生改变时,这些信号都被反应到IC1操控极,使IC1 发生的高频信号的占空比(或称脉宽)发生改变,使本身的VDMOS 场效应功率管的导通/截止时刻份额发生改变,然后到达使N2 输出的电压和电流完成安稳输出的意图。图6 中变压器N1 是初级绕组,N2 为次级功率输出绕组,N3 是IC1 的偏置(作业)绕组,N4是IC2 的偏置(作业)绕组。从电路剖析可看出,N2 是附于阻隔式安全电压输出(28V)绕组,N4 和N2 与输出电路直接衔接,为了确保安全规范的要求,输出电路与和电网有直接衔接的电路有必要完成彻底的阻隔,所以电路中反应信号经过高耐压的光电耦合器再反应到前级的,变压器内的N2 和N4 与NI 和N3 之间在结构上有必要满意安全阻隔变压器的要求。

  图6 电路的最大特点是:

  1、电源电压在很宽的范围内作业时,(约180V~265V)能确保LED 的恒功率输出,而且LED 可完成无频闪输出。

  2、完成安全阻隔的安全电压输出,乃至是安全超低电压输出。

  3、IC2 假如选用TSM104,可完成0~100%的光输出接连调理。

  应留意:N1 和N2 以及高频变压器磁芯是功率输入和输出的通道,整个电路的功率凹凸首要取决于这三个要素。其它方面简直无潜力可挖。应选用磁芯截面满足的磁芯以及坚持N1 和N2 较低的电流密度,这样才干使该电路的转化功率到达较高的程度,当LED 输出功率为8W时,功率约在80%~85%之间,当LED 输出功率为20W~40W 时,功率约在85%~90%之间。

  本站网技能修改点评剖析:

  综上所述能够看出,LED 在作业时需求有稳流、稳压的元件,可是此类元件应具有本身承当的分压高,但功耗要小的特性,不然将使具有较高功率的LED ,由于驱动电路的作业功耗太大而使整体体系的功率大为下降,有悖于节能高效的主旨。所以应尽或许不选用电阻或串联稳压电路来作为LED 驱动器的限流主电路,而应该选用%&&&&&%、电感或有源开关电路等高效电路,这样才干确保LED 体系的高功率。选用串联式集成恒功率输出电路,能够使LED 的光输出在很宽的电源范围内坚持安稳,但一般的%&&&&&% 电路会因而而使功率有所下降。选用有源开关电路能够确保在较高的转化功率下完成电源电压大幅度改变时恒功率输出。LED 在现在阶段,其光效还远未到达能够替代三基色荧光灯的程度,可是以其共同的利益,能够在安全特别电压(游泳池,划水池内水下灯具,矿灯)条件下高效作业。此外,在直接选用绿色电能(太阳能,风能等),以及应急照明方面也有着其共同的优势。尤其在调光方面,LED 不仅可完成0~100%的调光,而且可确保在整个调光进程坚持较高光效,而且不危害LED 的寿数,而气体放电灯则很难做到这一点。

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