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LED驅(qū)動(dòng)器特性分析

作者: 時(shí)間:2012-03-22 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

基于電壓-電流的變化率,需要一個(gè)符合要求的設(shè)計(jì),所以了解它們的和基于特定應(yīng)用選擇適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電路是至關(guān)重要的。這樣專用的驅(qū)動(dòng)電路才能為這些提供額定的電壓和電流,為它們正常工作創(chuàng)造一個(gè)良好的條件。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/168255.htm

要達(dá)到發(fā)光的目的,需要一個(gè)正向電壓來(lái)讓電流流動(dòng)。因此LED要為L(zhǎng)ED提供正向偏壓以便使其發(fā)光。LED的發(fā)光等級(jí)或亮度通常與正向電流的大小成正比。另外,通過(guò)LED的電流不應(yīng)該超過(guò)設(shè)備規(guī)定的額定電流,否則可能造成永久傷害。因而恒定電流驅(qū)動(dòng)電路是將電流控制在驅(qū)動(dòng)LED的正確水平的理想方案。換句話說(shuō),LED驅(qū)動(dòng)電路就是一種提供恒定電流而非恒定電壓的電源轉(zhuǎn)換電路。LED驅(qū)動(dòng)電路最少應(yīng)該包含一個(gè)電壓檢測(cè)電路和一個(gè)電流開關(guān)電路。

當(dāng)電壓檢測(cè)電路探測(cè)到電源的不同電壓等級(jí)時(shí),會(huì)向電流開光電路發(fā)送一個(gè)信號(hào),然后電流開關(guān)電路被自動(dòng)激活,使用預(yù)先確定的電流值來(lái)對(duì)LED的電氣設(shè)置進(jìn)行重新調(diào)整,從而有效點(diǎn)亮盡可能多的LED。

線性

線性穩(wěn)壓器通過(guò)在穩(wěn)壓器輸出端和接地節(jié)點(diǎn)之間連接一個(gè)電流采樣電阻,可以提供一個(gè)產(chǎn)生恒定電流的簡(jiǎn)單方法。該穩(wěn)壓器的恒定輸出電壓通過(guò)反饋電阻來(lái)產(chǎn)生恒定電流。電源參考電壓和電流采樣電阻決定了LED的電流。線性穩(wěn)壓器通常用于驅(qū)動(dòng)低功率LED,比如像PDA這樣的便攜式設(shè)備的背光燈。這些LED的典型電流值在15 mA到25 mA之間,Vf在3.0 V到3.4V之間。如果線性驅(qū)動(dòng)器用于為多個(gè)LED供電,則這些LED應(yīng)該串聯(lián),以確保通過(guò)所有LED的電流相同,從而使發(fā)光量大致相等。

線性驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是方案的成本和電磁干擾較低,因?yàn)榫€性穩(wěn)壓器只需要在驅(qū)動(dòng)IC周圍放置幾個(gè)電阻,并不會(huì)使用開關(guān)元件。由于線性驅(qū)動(dòng)器需要輸出很高的電壓以便提供LED電流,因此這種方案的缺點(diǎn)是效率較低,即LED電壓與電源電壓的比值較低。線性穩(wěn)壓器的主要局限性是電源電壓總是高于LED電壓,因而線性電壓源無(wú)法提高輸出電壓,而只能將電壓降低到一定的程度。這種低效率會(huì)造成發(fā)熱問題。

開關(guān)驅(qū)動(dòng)器

對(duì)于較寬輸入范圍的高電流應(yīng)用來(lái)說(shuō),諸如上面所提到的簡(jiǎn)單驅(qū)動(dòng)器方案會(huì)產(chǎn)生較高的發(fā)熱量和較低的效率。而具有恒定電流輸出的開關(guān)驅(qū)動(dòng)器則是驅(qū)動(dòng)大功率LED的首選。該驅(qū)動(dòng)器通常用于對(duì)串聯(lián)的電感和LED負(fù)載或并聯(lián)的電容和LED上的供電電壓進(jìn)行開關(guān)控制。該電感或電容則用于當(dāng)開關(guān)開啟時(shí)保存電能;然后在開關(guān)關(guān)閉是為L(zhǎng)ED提供電流。與線性驅(qū)動(dòng)器不同,開關(guān)驅(qū)動(dòng)器可以配置實(shí)現(xiàn)電壓遞減(buck),遞增(boost)或兩者共存的功能。因此很明顯開關(guān)驅(qū)動(dòng)器允許LED在較寬的輸入電壓范圍上工作。除了具有恒定發(fā)光量的電流調(diào)整功能,它們還能將電能損失降到最低。毋庸置疑的是開關(guān)穩(wěn)壓器比線性穩(wěn)壓器更有效率。然而與線性穩(wěn)壓器相比,開關(guān)驅(qū)動(dòng)器成本更高并且需要針對(duì)EMI問題進(jìn)行謹(jǐn)慎的設(shè)計(jì)。為了通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞絹?lái)驅(qū)動(dòng)LED,需要找到一個(gè)最令人滿意的性能價(jià)格比。

PWM調(diào)光

許多LED應(yīng)用都需要調(diào)光功能,比如LED背光或建筑照明調(diào)光。通過(guò)調(diào)整LED的亮度和對(duì)比度可以實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能。簡(jiǎn)單的降低器件的電流也許能夠?qū)ED發(fā)光進(jìn)行調(diào)整。但是讓LED在低于額定電流的情況下工作會(huì)造成許多不良后果,比如色差問題。

取代簡(jiǎn)單電流調(diào)整的方法是在LED驅(qū)動(dòng)器中集成脈寬調(diào)制(PWM)控制器。PWM的信號(hào)并不直接用于控制LED,而是控制一個(gè)開關(guān),例如一個(gè)MOSFET,以向LED提供所需的電流。PWM控制器通常在一個(gè)固定頻率上工作并且對(duì)脈寬進(jìn)行調(diào)整,以匹配所需的占空比。當(dāng)前大多數(shù)LED芯片都使用PWM來(lái)控制LED發(fā)光。為了確保人們不會(huì)感到明顯的閃爍,PWM脈沖的頻率必須大于100 Hz。

PWM控制的主要優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)PWM的調(diào)光電流更加精確,這樣就最大程度的降低了LED發(fā)光時(shí)的色差。

LED驅(qū)動(dòng)器的其他

由于能夠發(fā)出比傳統(tǒng)照明光源更多的光,高亮度LED在許多照明應(yīng)用中占領(lǐng)了一席之地。但是這些LED會(huì)產(chǎn)生比傳統(tǒng)LED更多的熱量。因此,LED驅(qū)動(dòng)器需要過(guò)熱保護(hù)功能以避免在持續(xù)工作中被發(fā)出的熱量所損壞。

用一個(gè)熱敏電阻可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)過(guò)熱保護(hù)電路,用于當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)切斷LED的電源。除了過(guò)熱保護(hù),還有其他的安全問題需要考慮,例如短路保護(hù)和斷路保護(hù)。



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