淺析超高亮LED的驅(qū)動功能與應(yīng)用
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由于分流調(diào)節(jié)器需要串聯(lián)一個電阻,所以效率不高,并且在輸入電壓變化范圍比較寬的情況下很難做到恒定的調(diào)節(jié).
圖5(b)所示為串聯(lián)型調(diào)節(jié)器,當(dāng)輸入電壓增大時,調(diào)節(jié)動態(tài)電阻增大,以保持LED上的電壓(電流)恒定.
由于功率三極管或MOSFET管都有一個飽和導(dǎo)通電壓,因此,輸入的最小電壓必須大于該飽和電壓與負載電壓之和,電路才能正確地工作.
3．3開關(guān)調(diào)節(jié)器
上述驅(qū)動技術(shù)不但受輸入電壓范圍的限制,而且效率低.在用于低功率的普通LED驅(qū)動時,由于電流只有幾個mA,因此損耗不明顯,當(dāng)用作電流有幾百mA甚至更高的高亮LED的驅(qū)動時,功率電路的損耗就成了比較嚴重的問題.開關(guān)電源是目前能量變換中效率最高的,可以達到90%以上.Buek、Boost和Buck-Boost等功率變換器都可以用于LED的驅(qū)動,只是為了滿足LED的恒流驅(qū)動,采用檢測輸出電流而不是檢測輸出電壓進行反饋控制.
圖6(a)為采用Buck變換器的LED驅(qū)動電路,與傳統(tǒng)的Buek變換器不同,開關(guān)管S移到電感L的后面,使得S源極接地,從而方便了S的驅(qū)動,LED與L串聯(lián),而續(xù)流二極管D與該串聯(lián)電路反并聯(lián),該驅(qū)動電路不但簡單而且不需要輸出濾波電容,降低了成本.但是,Buck變換器是降壓變換器,不適用于輸入電壓低或者多個LED串聯(lián)的場合.
圖6(b)為采用Boost變換器的LED驅(qū)動電路,通過電感儲能將輸出電壓泵至比輸入電壓更高的期望值,實現(xiàn)在低輸入電壓下對LED的驅(qū)動.
圖6(c)為采用Buck—Boost變換器的LED驅(qū)動電路.與Buek電路相似,該電路S的源極可以直接接地,從而方便了S的驅(qū)動.Boost和 Buck-Boosl變換器雖然比Buck變換器多一個電容,但是,它們都可以提升輸出電壓的絕對值,因此,在輸入電壓低,并且需要驅(qū)動多個LED時應(yīng)用較多.
4 超高亮LED的驅(qū)動控制芯片介紹
根據(jù)高亮LED大功率恒流驅(qū)動的特點,很多公司都推出了高亮LED的專用驅(qū)動控制芯片,例如:MELexis、lnfinton(英飛凌)、Lienear Technology(凌特)、Supenex Inc、Analog.Devices(ADI)等.
4．1 MLxl0801芯片介紹
MLXl0801是Melexi8公刊的一款針對汽車應(yīng)用的LED驅(qū)動芯片,該芯片還可以用于繼電器等線圈的驅(qū)動,以及用作電子熔斷器.MLx10801芯片的原理框圖如圖7所示,它集成了功率MOSFET,最大驅(qū)動電流為350mA.用作LED驅(qū)動時,它具有如下特點:
—外邵應(yīng)用電路簡單;
—內(nèi)部/外部溫度檢測保護;
—高效率的開關(guān)電源驅(qū)動;
—可以通過PWM輸入控制亮度;
—LED的參數(shù)可以調(diào)節(jié)并可以存儲到片內(nèi)NV存儲器中.
MLX10801雖然僅有8個管腳,但功能強大,表2為MLXl0801的管腳功能介紹.
圖8為MlJXl0801的典型應(yīng)用電路,LED、L、D2、Rsense和MLXl0801內(nèi)集成的MOSFET組成一個典型的Buck型LED驅(qū)動電路.圖8中的LED可以根據(jù)亮度需要采用多個LEI)串聯(lián).MLXl0801通過檢測Rsense上的電壓來檢測通過LED的峰值電流,將該電流值與設(shè)定的基準(zhǔn)值比較,通過控制腳DRV0UT的脈寬,來控制LED電流的大小.CONTR可以用作外部的開/關(guān)控制,或者輸入PWM信號來控制LED閃爍.當(dāng)不需要控制時,可以將該管腳通過電阻R與腳VS相連.DSENSE用于連接外部的熱敏電阻檢測LED溫度,保護IED.雖然MLXl0801芯片內(nèi)部具有內(nèi)置熱敏電阻,但是,為了保證芯片與LED相距較遠時仍能夠正確檢測到溫度,MIX10801仍然設(shè)置了腳DSENSE來實現(xiàn)遠距離溫度的檢測.腳CALIB用來與控制器通訊,用于接受控制器設(shè)定LED的電流、允許最高溫度、采用內(nèi)部溫度檢測還是外部溫度檢測、是否防抖、軟啟動時間等參數(shù).
4.2 大功率LED驅(qū)動芯片的比較
表3所列為當(dāng)前主要大功率IED驅(qū)動控制芯片性能比較,在應(yīng)用大功率IED驅(qū)動控制芯片時,可以依據(jù)不同的應(yīng)用場合進行選擇:
1)當(dāng)需要較高功率時可選擇功率器件沒有集成在芯片內(nèi)的控制器,這樣就可以按照實際的功率需求單獨選擇功率器件;
2)當(dāng)需要較高的變換效率時,如便攜式設(shè)備等,可選擇開關(guān)電源類的驅(qū)動電路;
3)當(dāng)應(yīng)用于可靠性高的設(shè)備中,可選擇具有溫度保護、故障報警等控制功能全面的芯片.
5 結(jié)語
隨著技術(shù)的進步,超高亮LED的功率會進一步提高,成本也會降低,高效節(jié)能的超高亮LED必將廣泛應(yīng)用于照明領(lǐng)域.而低成本,高可靠性的驅(qū)動電路,是保證LED具有持久亮度的關(guān)鍵.
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