LED驱动电路.DOC

LED驱动电路 LED驱动电路基础 1）LED驱动器的要求 ① 为满足便携式的低压供电，驱动器有升压功能，以满足1节供电要求。 转换效率高达80～90%。 在多个LED并联使用时，要求LED的电流相匹配，使亮度均匀。 功耗低、静态电流小，并且有关闭功能，在关闭状态下耗电小于1uA。 LED最大电流IED可设定，在使用过程中可调节（亮度调节）。 有完善的保护电路，如低压锁存、过压保护、过热保护、输出开路或短路保护。 外围元件少、使用方便、价格低、对地干扰小。 2LED驱动器设计必须注意以下事项： ① LED是单向导电器件，就要用直流电流或单向脉冲电流给LED供电。 加在LED电压值必须超过门限电压才会导通，大功率LED门限电压在2.5V以上，正常管压降3～4V。 LED的电流电压特性是非线性，流过LED的电流在数值上等于供电电的电动势减去LED的势垒电势，回路总电阻（电流电阻、引线电阻、电阻之和），因此流过LED的电流和加在LED两端的电压不成正比。 LED的PN结的温度，温度升高LED势垒降低，所以LED不能直接用电压供电，必须采取限流措施，否则随着LED工作时温度的升高，电流会越来越大以致损坏。 流过LED的电流和LED的光通量的比值是非线性，LED的光通量随流过LED的电流增加而增加，但却不成正比，因此应该使LED在一个发光效率较高的电流值下工作。 加在LED上电功率不超过额定值，由于LED压降不一致，LED不能直接并联使用。 3常用LED电路驱动方案 ①低压驱动 低于LED正向导通电压，低压需要把电压升高到足以使LED导通的电压值，最佳技术是：电荷式升压变换器。 过渡电压驱动 供电电电压值在LED管压降附近变动，这种电路既要解决升压问题，又要解决降压问题，如1电池满电压时4V，快用完时3V，如LED矿灯，采用反极性电荷式变换器。 高压驱动 供电电压高于LED管压降，如大于5V、6V，9V，12V、24V电池稳压电路，主要用于驱动LED灯，典型应用有太阳能灯、太阳能灯、机动车的灯光，采用串开关降压电路。 市电驱动 解决降压和整流问题、变换效率、安全隔离、功率因数、电磁干扰。采用：隔离式单端反变换器。 LED驱动器的特性 ①直流控制 采用LED的V-I曲线来确定产生预期正向电流所需向LED施加电压如图2.1。 图 2.1此电路缺点：设正向电压为3.6V，电流为20mA。 如果电压为4.0V（由温度或制造变化引起的变化），正向电流降低到14mA,正向电压变化11%，会导致正向电流更大变化（达30%）。另外效率很低。 恒流驱动可消除正向电压变化导致电流的变化，可产生恒定的亮度。 ②高效率 一般电效率定义：输出功率除以输入功率。对LED驱动来说用产生预期LED亮度所需要的输入功率值，即LED功率除以输入功率来确定。 PWM调光 模拟调光 通过向LED施加50%的最大电流可实现50%亮度。 缺点：LED颜色，采用模拟控制信号，使用不多。 PWM调光 在50%占空比时施加满电流可达到50%亮度，，PWM脉冲频率高于100HZ，LED驱动器可接受高达50KHz的PWM率。 过压保护 在恒流模式下工作的电流需采用过压保护功能无论负载多少，恒流可产生恒定输出电流，常用齐纳二极管与LED并联，在齐纳二极管限制最大输出的情况下电可连续产生恒定的输出电流。 负载断开 在电失效时，负载断开功能可以把LED从电上断开，这种功能在下列两种情况下至关重要： 图 2.1.2 a、在升压变换器断电期间，负载仍然通过电感和二极管与输入电压连接，由于输入电压仍然与LED连接，就会产生电流，长期会使电池寿命缩短。 b、负载断开在PWM调光时很重要，在PWM空闲期间，输出电容仍与LED连接，电容器对LED放电，降低效率。 采用在LED和电流传电阻之间设置MOSFET管，产生一个附加的MOSFET管压降。1.2 LEDA与驱动器的匹配 选用什么样的LED驱动器及LED作为负载的串并联方式，只有合理配合设计才能保证LED正常工作，正向电压和电流与驱动电路必须匹配。 将多个LED的正极对负极连接成串。 优点：每个LED工作电流一样。 一般应串入限流电阻，要求驱动器输出较高的电压，当LED的一致性差别较大时分配在LED两端电压也不同，但电流相同，故LED亮度一致。 当某LED短路时，若采用稳压驱动方式（阻容降压方式），由于驱动电压不变，分配在剩余LED电压将升高，驱动器电流增大，容易损坏余下LED。若采用恒流驱动不影响余下LED仍正常工作。 当某LED断开后，全部不亮解决办法：在每只LED上并联一个齐纳管，导通电压比LED高，否则LED就不亮。 1.2.2 LED全部并联方式 具备独立电流的驱动电路来驱动、低驱动电压、低电磁干扰、低噪声和高效率特点，且