datasheet

几种LED驱动电路设计组合分析

2014-11-28来源: 互联网 关键字:LED  驱动电路设计

  LED 驱动电路除了要满足安全要求外,另外的基本功能应有两个方面,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。二是驱动电路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。

  传统的低效率LED驱动电路:

  

  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

  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。

  

  图3

  图3 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±15%的范围内变动时,输出波动≤1%,可称为恒功率驱动电路,另外这一IC 电路可在很低的串联分压下工作(即1 脚与输出的各引脚之间的电压在≥2.8V 时尚能工作),所以可保证在几乎恒功率输出的情况下,保持1 脚与输出引脚之间的电压在2.8V 左右就能使系统效率达70%左右。这一IC 电路的输入电源可采用工频交流,但最好采用卤钨灯电子变压器作为前级,这样能保证谐波和电源端子干扰都符合标准的要求。当电子变压器内部实现Ⅱ类电器的隔离绝缘输出时,图3 电路可用于Ⅱ类灯具中,并且输出端可以做成可触及式。

  

  图4

  电路是直接采用电容作为限流元件,在此电路中,由于电容上的分压几乎达到了全部电源电压,所以具有良好的限流特性,当电源电压在±10%波动时,输出电流也在≤±10%内波动,只要在设计中把LED 的额定值留有一定的裕量,就能保证在电源电压波动时LED 仍处于良好的工作状态。由于电容的介质损耗极小,所以电路的损耗很小,电阻R 的作用是在断电时,保证电容上的电压能及时放掉,其阻值可≥3MΩ,每组串联的LED 中,可加有一个IN4007 二极管,当两组串联的LED 有一个内部开路时,另一组有可能被反向电压击穿,如串入一个IN4007 二极管,则可保护剩余的LED 不损坏,当然IN4007 的加入也使效率略有下降,(当输出电流30mA 时,IN4007 上的功耗约0.02W)。对于一体化小夜灯,可省略IN4007,此时这一驱动电路效率≥90%。用此驱动电路做成的LED 小夜灯,效率高于采用气体放电光源的小夜灯,并且使用寿命远大于采用其它光源的小夜灯。此电路在30 个LED 串联时还能稳定工作。但是此电路输出的光具有一定的频闪(在50Hz 时有100Hz 的频闪),不适用于运动物的照明场合,并且使用时LED 应做成不可触及,否则将影响安全。

  图5

  电路是在原卤钨灯电子变压器的基础上,利用高频电感限流来实现LED 的稳定工作。此电路的特点是,负载可根据电子变压器功率的大小带上几组LED,并且可做到次级完全隔离的安全特低电压输出,输出电压12V(此时每组的 LED 为3 个),(最高输出电压图5 可以到25V/空载输出电压可以到33V)。由于采用了高频电流来点亮LED,所以输出光的频闪现象基本可消除。输出的限流电感,可以做得体积很小,每个电感的电感量仅为0.05mH~0.2mH

  (根据LED 的电流不同,采用不同电感量的电感),只要电感采用的线径不要太细,电子变压器的调试水平较高,这一电路在输出功率为8W~70W 时,总体效率可达80%~92%。此电路在线路功率≥25W 时,还能全面满足谐波和EMI 的要求。此电路在电源电压变化±10%时,输出给LED 的功率变化±20%,所以应保证在额定电源电压下,使输出给LED 的功率适当小于额定值,防止过电压时LED 超载引起过热而影响使用寿命。

  

  图6

  电路是采用2 块专用IC 电路的LED 驱动电路,该电路采用IC1 型号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。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6 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、实现安全隔离的安全电压输出,甚至是安全超低电压输出。

  3、IC2 如果采用TSM104,可实现0~100%的光输出连续调节。

  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。

  综上所述可以看出,LED 在工作时需要有稳流、稳压的元件,但是此类元件应具备自身承担的分压高,但功耗要小的特性,否则将使具有较高效率的LED ,因为驱动电路的工作功耗太大而使总体系统的效率大为降低,有悖于节能高效的宗旨。所以应尽可能不采用电阻或串联稳压电路来作为LED 驱动器的限流主电路,而应该采用电容、电感或有源开关电路等高效电路,这样才能保证LED 系统的高效率。采用串联式集成恒功率输出电路,可以使LED 的光输出在很宽的电源范围内保持恒定,但一般的IC 电路会因此而使效率有所下降。采用有源开关电路可以保证在较高的转换效率下实现电源电压大幅度变化时恒功率输出。LED 在目前阶段,其光效还远未达到可以取代三基色荧光灯的程度,但是以其独特的长处,可以在安全特地电压(游泳池,划水池内水下灯具,矿灯)条件下高效工作。此外,在直接采用绿色电能(太阳能,风能等),以及应急照明方面也有着其独特的优势。尤其在调光方面,LED 不仅可实现0~100%的调光,并且可保证在整个调光过程保持较高光效,并且不损害LED 的寿命,而气体放电灯则很难做到这一点。

关键字:LED  驱动电路设计

编辑:探路者 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/LED/2014/1128/article_11548.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:标准光组件:LED产品中间件的工业革命
下一篇:LED调光技术的分析

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

QLED要逆转 三星坐稳全球电视市占龙头

根据IHS Markit公布的数据显示,三星电子今年第3季在全球电视市场中,销售量达到28.4%的市占率,与去年第4季(25.8%)相比,上涨了2.6个百分点,拿下全球电视制造企业销售第一名,坐稳全球电视市场占有率的龙头。  第二名为LG电子(15.4%),其次则是日本索尼(9.5%)、TCL(6.7%)、海信(6.5%)。目前业界普遍认为三星的“高价战略”开始奏效,第三季三星电子旗下2500美元以上的高端电视市占率高达48.2%,75英寸以上大屏幕市占率更达54.1%,并开始与第二名拉大差距。凭着今年开始推出Micro LED(发光二极管)电视、8K电视等,展现了对抗OLED电视的技术力。三星在2018年推出超大屏电视、AI画质
发表于 2018-12-07
QLED要逆转 三星坐稳全球电视市占龙头

iPhone钟情的OLED屏幕优势何在?

      越来越多的手机青睐于使用OLED显示屏幕,同时作为2018年最受关注的科技产品,iPhone今年的两款中高端手机也均放弃了液晶屏幕而转投OLED阵营,那么相较于传统液晶,OLED屏幕又有独特优势呢?不只是轻薄 iPhone钟情的OLED屏幕有何优势  OLED是何方神圣?  OLED即Organic Light-Emitting Diode的缩写,中文名称为有机发光二极管。这项技术最早在上世纪50年代即有人开始研究,并且在本世纪实现了量产。根据驱动方式的不同,OLED又可以分为被动式与主动式两种,目前手机上采用的均为主动式OLED(即AMOLED)屏幕。  得益于自发光的特性,OLED
发表于 2018-12-07
iPhone钟情的OLED屏幕优势何在?

LG Display广州OLED生产线整装待发 获当地银行团200亿贷款

200亿元资金的注入,为LG Display广州8.5代OLED生产线的如期投产加上了一道保险。  12月5日,LG Display与中国建设银行、中国交通银行、中国农业银行、中国银行等中国当地银行联合组建的贷款团签订了200亿人民币规模的辛迪加贷款(Syndicated Loan)1  合约。LG Display 副社长兼CFO金相敦、中国建设银行广州分行行长等参与了此次签约。  此次辛迪加贷款将为LG Display广州OLED生产法人(LG Display High-Tech Co., Ltd.)建设工厂以及投资采购设备提供资金支持。同时,贷款团将为LG Display中国广州OLED生产法人提供为期8年的具有竞争力的利率
发表于 2018-12-06
LG Display广州OLED生产线整装待发 获当地银行团200亿贷款

三星关闭G8.5转产QD-OLED,面板供过于求状况获喘息

我国10.5/11代LCD面板厂逐渐进入量产高峰期,未来3年全球面板业恐将陷入严重的供过于求困境,不过,近来业界盛传,韩国面板大厂三星显示器将在2019年中时,关闭一座8.5代LCD厂L8-1产能,并转产QD-OLED,将有助于面板业的供需态势获得喘息空间。三星显示器的L8-1厂共分两期,目前的总投片量每月约为20万片,面板业者指出,三星显示器预计在2019年6、7月时开始,陆续将L8-1厂的产能转作OD-OLED,合计转产的玻璃基板月产能将达16万~18万片,几乎等于关闭该座8.5代厂。三星显示器L8-1厂主要生产49寸与55寸电视面板,三星显示器在减少产出后,预期2019年的电视面板出货量将降至3,000万片以下,约为
发表于 2018-12-06

和激光死磕 三星Micro LED大屏杀进影院市场

11月16日,三星电子携手万达电影、哈曼(中国)完成对北京万达影城CBD店2号影厅的全面升级改造,正式推出华北地区首家三星Onyx影厅。12月7日,也就是明天三星又在北京发布首个14米宽的Onyx影厅。三星Onyx影厅  所谓“Onyx影厅”其实就是采用Micro LED技术的电影显示屏幕放映厅。我们知道目前电影市场的主要放映设备仍旧是投影机,甚至可以说99%的市场是投影机。这几年光源升级,让激光成为放映市场的香饽饽,一大部分影院在升级激光光源,同时也采购了4K分辨率的放映机,从而升级放映厅的效果。Micro LED具备高于传统投影设备10倍的峰值亮度(146fL)激光光源可以带来长效寿命,同时色彩以及画面黑位表现更出
发表于 2018-12-06
和激光死磕 三星Micro LED大屏杀进影院市场

200亿资金到账,LG Display广州OLED生产线整装待发

200亿元资金的注入,为LG Display广州8.5代OLED生产线的如期投产加上了一道保险。 12月5日,LG Display与中国建设银行、中国交通银行、中国农业银行、中国银行等中国当地银行联合组建的贷款团签订了200亿人民币规模的辛迪加贷款(Syndicated Loan)合约。LG Display 副社长兼CFO金相敦、中国建设银行广州分行行长等参与了此次签约。                                   
发表于 2018-12-06
200亿资金到账,LG Display广州OLED生产线整装待发

小广播

颜工专栏

LED专区

现任华润矽威科技(上海)有限公司市场部经理/高工,上海市传感技术学会理事、副秘书长。

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2018 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved
pt type="text/javascript" src="//v3.jiathis.com/code/jia.js?uid=2113614" charset="utf-8">