小功率LED球灯驱动电路浅析

小功率LED球灯驱动电路浅析

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时间:2019-10-09

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1、小功率LED及其球灯驱动电路发光二极管(LED)是利用固态半导体芯片作为发光材料,当它两端加上正向直流电压后,半导体中的电子和空穴产生复合,放出过剩能量而引起光子发射产生可见光,它具有较高的光效和更高的可靠性,已成为现今照明中一种具有高效节能、录色环保、超长寿命等特点的新光源,正在大力推广应用。然而这些优越性能的实现,需要有完善的驱动电源与其配套。在实际应用中,由于驱动电源的设计及驱动方式选择不当,优势就无法体现,而且LED极易损坏。因此在设计制作LED灯驱动电源时,有必要知道LED的电流、电压特性。一、功率LED发光管的工作特性及其对驱动电源的要求LED灯驱动电路是依据L

2、ED发光管的特点和光电参数来设计的,图①示出了1WLED正向压降和照度随电流的变化曲线,从特性曲线看出:⑴发光强度由流过LED的电流决定的,电流小发光强度弱,电流过大会引起LED寿命衰减或损坏。根据LED电流电压的变化特点,确定合适的工作电流值,并采用恒流驱动方式是比较理想的。这样可避免因LED正向电压的改变而引起电流的变动,保证功率LED工作安全,同时恒定的电流使LED亮度稳定。⑵功率LED发光管与一般半导体二极管一样,正向导通压降随导通电流的变化并不大,一般正向电压UF在3.5V左右,(不同颜色的LED的导通电压不尽相同)。1WLED典型工作的正向电流取IF=350mA

3、、对应的正向电压为UF=3.4V±0.2V。由于LED的正向伏安特性非常陡,正向动态电阻很小,不宜直接用电压源供电,否则电压波动稍大,电流就会迅速增大到烧毁的程度。若用稳压方式供电,也要用稳压精度较高的稳压电源。LED的伏安特性也决定了它不能承受浪涌电压的冲击,因此驱动电源中要设有浪涌抑制电路。⑶由于LED工作时结温会逐渐升高,而LED的PN结是负温度系数(-2mV/℃)器件,如果不对驱动电路输出电流加以限制,流过LED的电流会随温度升高而增大,形成正反馈的结果,造成结温进一步升高,促使LED产生快速老化,最终可能烧毁。因此要求LED散热必须良好,驱动电路具有恒流输出的功能

4、。⑷功率LED的反向电压VR较小,一般反向击穿电压VR5V左右,反向漏电流IR≤30μA,若超过5V后进入反向击穿区IR将急剧增加而烧毁。1W白光LED技术参数列於右表:二、3W~5WLED灯驱动电路用市电驱动功率LED灯的驱动电源,需要解决降压、隔离、恒流外,还需具有过温、过流、短路、开路保护及抗电磁于扰等功能。并要求有较高的转换效率、较小的体积和较低的成本随着大功率LED灯普遍。在灯光装饰和照明中的应用,相应的驱动电路大量出现,其中较理想的LED驱动方式是利用集成芯片的PWM控制恒流方式,如图②2为例:该电路采用高频(25KHz~45KHz)PWM信号恒流控制白光LED

5、的亮度,利用体积很小的高频变压器T1来实现电压变换及电网隔离,T1与功率管Q1组成了高频单端反潋开关电源,所以电路本身消耗的能量很低。当输出过重或短路时,可自动进入间歇振荡保护模式,而保护自己不被损坏。这个1~5W小功率LED射灯驱动电路选用的JA02是一款超高性价比,低功耗的LED照明驱动电源控制芯片,主要用于目前流行的LED球灯的电源中,该芯片具有如下主要特点:①5%精度的恒流驱动,保证LED稳定工作;②5%的电压精度,确保输出电压的一致性;③IC内部高度集成了欠压锁定,前沿消隐等功能模块,并有LED开路、短路多重保护功能;④芯片具有负温度特性,随环境温度的升高,使流过

6、LED的电流逐渐变小,从而达到降低系统温度,有效保护灯具,延长灯具寿命。JA02驱动IC共有6个引脚,名称符号及功能如下:(1)脚CS电流采样输入端,连接到开关管Q1发射极电阻R3上;(2)脚FB电压反馈输入端,由变压器辅助绕组N2送来的反馈电压经电阻R4、R5分压(2.4~3.6V)后加於此端,它反映输出电压的大小。电路PWM占空比取决於这个反馈电压及(1)脚CS上电流反馈信号;(3)脚接地端;(4)脚OUT是外接开关管Q1的基极驱动信号;(5)脚VCCIC的电源(10~18V);(6)脚悬空。图②是JA02的典型应用电路图。输入交流电压(90Y~265V)经过DB1桥堆

7、全波整流,电容C1滤波后,输出的直流高压U加到高频变压器的原边N1,再接到开关管Q1的集电极,变压器付边绕组N3降压输出,经二极管D3半波整流,C4滤波后驱动发光二极管LED,构成单端反激变换器。当高压开关管Q1被PWM脉冲激励而导通时,输入电压U便施加到高频变压器T1的原边绕组N1上,由于图中T1付边整流二极管D3反接,付边绕组N3没有电流流过;当Q1关断时,绕组N3上的电压极性颠倒,D3被正偏,Q1导通期间储存在T1中的能量便通过D3向负载释放。同时辅助绕组N2上的电压一路经过D2整流,C3滤波为IC提供Vcc

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