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1、LED驱动电路简介文章出处:转载作者:林继刚俞安琪人气:139 发表时间:2010-7-2715:52:25摘要:LED照明是今年来快速兴起发展的一种新型光源,它的许多良好特点使得它的应用面越来越广。LED的单向导电特性使人一般认为应该用直流驱动,但是对直流恒压和限流的装置在保证比较好的限流特性时,自身功耗是很大的,所以使系统的效率大为降低。只有用较高频率的交流来驱动LED,并且用在呈现较大阻抗时自身功耗小的电感或电容来限流,才能把LED驱动电路的限流特性和自身功耗都做得比较理想。本文分析介绍了几种LED驱动电路,供行业内人士参考。 LED驱动电路除了要满足安全要
2、求外,还应具备另外两个基本功能,一是尽可能保持恒流特性,尤其在电源电压发生±15%的变动时,仍应能保持输出电流在±10%的范围内变动。二是应保持较低的自身功耗,这样才能使LED的系统效率保持在较高水平。 1 两种系统效率低下的LED驱动电路 1.1 传统的低效率电路:图1 图1是传统的低效率电路,电网电源通过降压变压器降压;桥式整流滤波后,通过电阻限流来使3个LED稳定工作,这种电路的致命缺点是:电阻R的存在是必须的,R上的有功损耗直接影响了系统的效率,当R分压较小时,R的压降占总输出电压的40%,输出电路在R上的有功损耗已经占40%,再加上变压器损耗,系统效率小
3、于50%。当电源电压在±10%的范围内变动时,流过LED的电流变化将≥25%,LED上的功率变化将达到30%。当R分压较大时,在电源电压在±10%的范围内变动时,虽说能使输出到LED的功率变化减少,但系统效率将更低。图2 1.2采用集成稳压元件的LED驱动电路 图2是在图1的基础上加了一个集成稳压元件MC7809,使输出端的电压基本稳定在9V,限流电阻R可用得很小也不会因为电源电压的不稳定造成LED的超载。但是此电路除了保证LED的基本恒定输出外,效率还是很低的。因为MC7809和R1上的压降仍占很大比例,其效率仅为40%左右。 上述这类电路的应用,系统总的每
4、瓦输出流明仅为20lm/W~25lm/W,是根本不能称为节能的照明产品的。为了达到既能使LED稳定工作,又能保持高的效率,应采用低功耗的限流元件和电路来使系统效率提高。 2 几种效率较高的LED驱动电路图3 2.1 采用专用IC的LED阵列驱动电路 图3是电路是采用两块块专用IC电路的LED驱动电路,该电路采用IC1——VIPEr22A是ST公司生产的智能功率开关集成模块,内部具有PWM控制电路和一个0.7A/730V的VDMOS场效应功率管,IC2的型号为TSM1101,该IC内部具有2.5V的基准电压及两个由运放器组成的比较器,从R6上取得LED的工作电流信
5、号输入到IC2中的CC比较器,通过比较放大后,反馈到前级。从R4和R5分压器上取得LED的工作电压信号,输入到IC2中的CV比较器,通过比较放大后也反馈到前级,两个比较器的反馈信号都是通过光电耦合器(型号SFH610A)耦合到IC1控制极。IC1自身产生高频信号来使自身的VDMOS管不断地工作在导通与截止之间,当电源电压变化时造成N3上电压变化以及当LED电流和电压发生变化时,这些信号都被反馈到IC1控制极,使IC1产生的高频信号的占空比(或称脉宽)发生变化,使自身的VDMOS场效应功率管的导通/截止时间比例发生变化,从而达到使N2输出的电压和电流实现恒定输出的目的。
6、图6中变压器N1是初级绕组,N2为次级功率输出绕组,N3是IC1的偏置(工作)绕组,N4是IC2的偏置(工作)绕组.从电路分析可看出,N2是附于隔离式安全电压输出(28V)绕组,N4和N2与输出电路直接连接,为了保证安全标准的要求,输出电路与和电网有直接连接的电路必须实现完全的隔离,所以电路中反馈信号通过高耐压的光电耦合器再反馈到前级的,变压器内的N2和N4与NI和N3之间在结构上必须满足安全隔离变压器的要求。图3电路的最大特点是: 1、电源电压在很宽的范围内工作时,(约180V~265V)能保证LED的恒功率输出,并且LED可实现无频闪输出。 2、IC2如果采用
7、TSM104,可实现0~100%的光输出连续调节。3、实现安全隔离的安全电压输出,甚至是安全超低电压输出。 应注意:N1和N2以及高频变压器磁芯是功率输入和输出的通道,整个电路的效率高低主要取决于这三个因素。其它方面几乎无潜力可挖。应采用磁芯截面足够的磁芯以及保持N1和N2较低的电流密度,这样才能使该电路的转换效率达到较高的程度,当LED输出功率为8W时,效率约在80%~85%之间,当LED输出功率为20W~40W时,效率约在85%~90%之间。图4 2.2 图4是采用集成恒流源NUD4001的LED驱动电路,这一电路的显著特点是当电源电压在±1
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