常見LED驅(qū)動(dòng)電路的分析

本文主要針對(duì)常見LED驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行分析。用電容降壓電路是一種常見的小電流電源電路﹐由于其具有體積小﹑成本低﹑電流相對(duì)恒定等優(yōu)點(diǎn)﹐也常應(yīng)用于 LED 的驅(qū)動(dòng)電路中。

　　圖1為一個(gè)實(shí)際的采用電容降壓的 LED 驅(qū)動(dòng)電路。請(qǐng)注意，大部分應(yīng)用電路中沒有連接壓敏電阻或瞬變電壓抑制晶體管﹐建議連接上﹐因壓敏電阻或瞬變電壓抑制晶體管能在

　　電壓突變瞬間( 如雷電﹑大用電設(shè)備起動(dòng)等 )有效地將突變電流泄放﹐從而保護(hù)二級(jí)關(guān)和其它晶體管﹐它們的響應(yīng)時(shí)間一般在微毫秒級(jí) 。

　　電路工作原理﹕

　　電容 C1 的作用為降壓和限流﹕大家都知道﹐電容的特性是通交流﹑隔直流﹐當(dāng)電容連接于交流電路中時(shí)﹐其容抗計(jì)算公式為﹕XC = 1/2πf C

　　式中﹐XC 表示電容的容抗﹑f 表示輸入交流電源的頻率﹑C 表示降壓電容的容量。

　　流過電容降壓電路的電流計(jì)算公式為﹕　I = U/XC

　　式中 I 表示流過電容的電流﹑U 表示電源電壓﹑XC 表示電容的容抗在 220V﹑50Hz 的交流電路中﹐當(dāng)負(fù)載電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 220V 時(shí)﹐電流與電容的關(guān)系式為﹕I = 69C 其中電容的單位為 uF﹐電流的單位為 mA

　　下表為在 220V﹑50Hz 的交流電路中﹐理論電流與實(shí)際測(cè)量電流的比較

　　電阻 R1 為泄放電阻﹐其作用為﹕當(dāng)正弦波在最大峰值時(shí)刻被切斷時(shí)﹐電容 C1 上的殘存電荷無(wú)法釋放﹐會(huì)長(zhǎng)久存在﹐在維修時(shí)如果人體接觸到 C1 的金屬部分﹐有強(qiáng)烈的觸電可能﹐而電阻 R1 的存在﹐能將殘存的電荷泄放掉﹐從而保證人﹑機(jī)安全。泄放電阻的阻值與電容的大小有關(guān)﹐一般電容的容量越大﹐殘存的電荷就越多﹐泄放電阻就阻值就要選小些。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表﹐供設(shè)計(jì)時(shí)參考﹕

　　D1 ~ D4 的作用是整流﹐其作用是將交流電整流為脈動(dòng)直流電壓。C2﹑C3 的作用為濾波﹐其作用是將整流后的脈動(dòng)直流電壓濾波成平穩(wěn)直流電壓。壓敏電阻( 或瞬變電壓抑制晶體管 )的作用是將輸入電源中瞬間的脈沖高壓電壓對(duì)地泄放掉﹐從而保護(hù) LED 不被瞬間高壓擊穿。LED 串聯(lián)的數(shù)量視其正向?qū)妷? Vf )而定﹐在 220V AC 電路中﹐最多可以到 80 個(gè)左右。

　　組件選擇：電容的耐壓一般要求大于輸入電源電壓的峰值﹐在 220V,50Hz 的交流電路中時(shí)﹐可以選擇耐壓為 400 伏以上的滌綸電容或紙介質(zhì)電容。D1 ~D4 可以選擇 IN4007。濾波電容C2﹑C3 的耐壓根據(jù)負(fù)載電壓而定﹐一般為負(fù)載電壓的 1.2 倍。其電容容量視負(fù)載電流的大小而定。

　　下列電路圖為其它形式的電容降壓驅(qū)動(dòng)電路﹐供設(shè)計(jì)時(shí)參考﹕

　　在圖2電路中﹐可控硅 SCR 及 R3 組成保護(hù)電路﹐當(dāng)流過 LED 的電流大于設(shè)定值時(shí)﹐SCR 導(dǎo)通一定的角度﹐從而對(duì)電路電流進(jìn)行分流﹐使 LED 工作于恒流狀態(tài)﹐從而避免 LED 因瞬間高壓而損壞。

　　在圖3電路中﹐C1﹑R1﹑壓敏電阻﹑L1﹑R2 組成電源初級(jí)濾波電路﹐能將輸入瞬間高壓濾除﹐C2﹑R2 組成降壓電路﹐C3﹑C4﹑L2﹑及壓敏電阻組成整流后的濾波電路。此電路

　　采用雙重濾波電路﹐能有效地保護(hù) LED 不被瞬間高壓擊穿損壞。

　　圖4是一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容降壓應(yīng)用電路﹐電路中利用兩只反并聯(lián)的 LED 對(duì)降壓后的交流電壓進(jìn)行整流﹐可以廣泛應(yīng)用于夜光燈﹑按鈕指示燈﹐要求不高的位置指示燈等場(chǎng)合。