技術(shù)控：LED基本驅(qū)動(dòng)照明電路設(shè)計(jì)解析

　 LED因其應(yīng)用廣泛，價(jià)格公道，而被業(yè)界廣泛采用，不管是節(jié)日的裝飾燈還是家庭使用的各種燈具要用到LED的驅(qū)動(dòng)電路，因?yàn)樗档偷哪茉吹南?，可長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作，今天我就從一個(gè)實(shí)用的LED電路給大家延伸性的介紹LED照明驅(qū)動(dòng)電路。

　發(fā)光二極管(LED)因其具有高效、節(jié)能、壽命長(zhǎng)、環(huán)保等特點(diǎn)，已成為現(xiàn)今照明技術(shù)的可選方案，并逐漸被應(yīng)用于照明。促使人們關(guān)注LED照明技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵因素是，其大大降低了能源的消耗，并可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期可靠的工作。

　　本文先從采用恒流源的電路開始，本電路中的主要元件三極管，要求其耐壓要400V以上，功率也要10W以上的大功率管，如MJE13003、MJE13005等，并且要加上散熱片，濾波電容C容量為4.7uF，耐壓要有400V以上，發(fā)光管電流的大小由R2調(diào)整決定，為方便調(diào)整可用可變電阻調(diào)整后再換上相同阻值的固定電阻，本電路可帶發(fā)光管數(shù)量少則十幾只，最多可達(dá)到90多只，雖然增加了一些成本，但使用效果要比只用電阻限流的電路好得多，即使電壓波動(dòng)較大，電路仍然能保持電流恒定不變，這對(duì)發(fā)光管的壽命是非常有利的，在此范圍內(nèi)的電流都能基本保持恒定不變。本電路使用發(fā)光管數(shù)量也不可太少，越少其效率也越低。本電路總耗電功率約6W。

　　在這里我順便給大家講講LED采用并聯(lián)接法好還是采用串聯(lián)接法好？

　　LED采用并或串聯(lián)接法，主要應(yīng)該根據(jù)電源盒電路的形式及要求決定。

　　采用串聯(lián)接法的電路，當(dāng)其中一只LED斷路時(shí)整串的LED都不亮；但當(dāng)其中一只LED短路時(shí)其他LED都還能亮。采用并聯(lián)接法的電路，當(dāng)其中一只LED斷路時(shí)其它的LED都還能亮；但當(dāng)其中一只LED短路時(shí)則整個(gè)電路的電源將被短路，這樣不僅其它的LED都不能正常工作，而且還有可能損壞電源。故相比之下還是串聯(lián)接法的電路較有優(yōu)勢(shì)。

　　并聯(lián)接法只需要在每個(gè)LED兩端施加較低的電壓，但需要利用鎮(zhèn)流電阻或電流源來保證每個(gè)LED的亮度一致。如果流過每個(gè)LED的偏置電流大小不同，則它們的亮度也不同，從而導(dǎo)致整個(gè)光源亮度不均勻。然而，利用鎮(zhèn)流電阻或電流源來保證LED的亮度一致將縮短電池的使用壽命。采用串聯(lián)接法本質(zhì)上可以很好保證流過每只LED電流的一致性，但要求電源電壓要高。LED采用并聯(lián)接法時(shí)，由于電路的總電流是各個(gè)LED電流之和，所以要求電源要能供給足夠大的電流。

　　其實(shí)嚴(yán)格意義上并聯(lián)或串聯(lián)接法各有它們的優(yōu)缺點(diǎn)。需要你在實(shí)用的予以考慮多方面因素。在實(shí)際運(yùn)用中常采用串并聯(lián)形成的LED陣列，這樣可以克服或減小上述單個(gè)LED斷路或短路造成整串LED不亮或?qū)φ麄€(gè)電路和電源的影響。所謂串并聯(lián)就是先用少量LED串聯(lián)再串鎮(zhèn)流電阻組成一條支路，再將若干條支路并聯(lián)組成“支路組”。此外，還能采用串并串形式，就是在已組成的“支路組”的基礎(chǔ)上，再將若干“支路組”串聯(lián)構(gòu)成整個(gè)燈具電路，此種接法不僅縮小了一只LED故障時(shí)的影響面，而且將鎮(zhèn)流電阻化整為零，將幾只大功率電阻變成幾十只小功率電阻，由集中安裝變成分散安裝，這樣既利于電阻散熱，又可以將燈具設(shè)計(jì)的更緊湊。

　　首先任何電路我們必須要考慮其電源驅(qū)動(dòng)，通常驅(qū)動(dòng)LED采用專用恒流源或者驅(qū)動(dòng)芯片，容易受體積和成本等因素的限制，最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法就是采用電容降壓式電源。用它驅(qū)動(dòng)小功率LED，具有不怕負(fù)載短路、電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，而且一個(gè)電路能驅(qū)動(dòng)1～70個(gè)小功率LED(但是，這種電源電路啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊，尤其是頻繁啟動(dòng)，會(huì)給LED造成破壞。當(dāng)然，采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)便可避免這種沖擊，在這方面，可以采用安森美半導(dǎo)體的NUD4700 LED分流保護(hù)解決方案。在LED正常工作時(shí)，泄漏電流僅為近100 μA；而在遭遇瞬態(tài)或浪涌條件時(shí)，LED就會(huì)開路，這時(shí)NUD4700分流保護(hù)器所在的分流通道激活，所帶來的壓降僅為1.0 V，將帶給電路的影響盡可能地減小。這器件采用節(jié)省空間的小型封裝，設(shè)計(jì)用于1 W LED(額定電流為350 mA@ 3 V)，如果散熱處理恰當(dāng)，也支持大于1 A電流的操作。

　　電容降壓式電源的典型電路如圖

　　對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的檢查，應(yīng)該根據(jù)電路圖仔細(xì)核對(duì)電路是否接錯(cuò)，特別注意檢查整流橋（長(zhǎng)腳的是正極輸出,其對(duì)角是負(fù)極輸出，另外兩腳是交流輸入）或整流二極管以及穩(wěn)壓二極管的極性是否正確（印有黑線或白線的一端是負(fù)極），還有檢查晶體三極管或穩(wěn)壓集成電路的三個(gè)電極是否錯(cuò)接等。

　　C1為降壓電容器(采用金屬化聚丙烯電容)，R1為C1提供放電回路。電容C1為整個(gè)電路提供恒定的工作電流。電容C2為電解電容，其耐壓值取決于所串聯(lián)的LED的個(gè)數(shù)(約為其總電壓的1．5倍以上)，它的主要作用是抑制通電瞬間引起的電壓突變，從而降低電壓沖擊對(duì)LED壽命的影響。R4為電容C2的泄流電阻，其阻值應(yīng)隨著LED個(gè)數(shù)的增加適當(dāng)增加。

　　由于電容降壓電源是一種非隔離式電源，在通電瞬間會(huì)產(chǎn)生很大的電流，也就是所謂的浪涌電流。此外，由于外界環(huán)境的影響(如雷擊) 電網(wǎng)系統(tǒng)會(huì)侵入各種浪涌信號(hào)，有些浪涌會(huì)導(dǎo)致LED的損壞。所以，要提供熱敏電阻保護(hù)，這個(gè)主要有負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻保護(hù)（NTC熱敏電阻，NTC是Negative Temperature Coefficient的縮寫）和正溫度系數(shù)熱敏電阻保護(hù)（PTC(Positive Temperature Coefficient)）然后有瞬態(tài)電壓抑制器保護(hù)（(Transient Voltage Suppressor)，簡(jiǎn)稱TVS）

　　負(fù)溫度系數(shù)意思是負(fù)的溫度系數(shù)，泛指負(fù)溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料或元器件，限制浪涌電流的最簡(jiǎn)單有效的方法是在線路輸入端串聯(lián)一只NTC熱敏電阻

　　正溫度系數(shù)電流通過PTC熱敏電阻后引起溫度升高，即發(fā)熱體的溫度上升，當(dāng)超過居里點(diǎn)溫度后，電阻增加，從而限制電流增加，于是電流的下降導(dǎo)致元件溫度降低，電阻值的減小又使電路電流增加，元件溫度又升高，周而復(fù)始。

　　瞬態(tài)電壓抑制器主要用于對(duì)電路元件進(jìn)行快速過壓保護(hù)。當(dāng)TVS管兩極受到反向瞬態(tài)高能量沖擊時(shí)，它能以10-12s量級(jí)的速度將兩極間的高阻抗變?yōu)楹艿偷淖杩?，吸收高能量的浪涌，將兩極間的電壓鉗位于個(gè)預(yù)定值，保護(hù)電子線路中的元器件免受各種浪涌脈沖的沖擊而損壞。（如果你對(duì)保護(hù)電路仍有疑問，可聯(lián)系本文作者肖應(yīng)權(quán)或者聯(lián)系QQ：1529620855）

　　LED越來越受業(yè)界青睞，對(duì)于它的基本電路的研究希望能上一個(gè)更高的臺(tái)階，是的LED在能耗方面以及在可靠性和穩(wěn)定上得到更大的提高。那么在今后將會(huì)有很大的應(yīng)用市場(chǎng)。