用大功率白光LED驱动器驱动便携式照明设备

2008-04-25 14:55:40来源: 电子系统设计

  很多人认为白光LED是照明的未来趋势。串联在一起的多个LED可以替代白炽灯或紧凑型荧光灯。高功率白光LED达到最大亮度(约40流明)需要3.6 V左右的直流电压和350mA左右的电流

  在便携式应用中,白光LED常是由具有12V标准输出的密封铅酸(SLA)电池供电。图中所示电路利用这种输入电压为12V的电池给一串白光LED组供电。它的特点是成本低,效率高,亮度不受电池电压的影响,有调光功能,以及保护电池。

  该驱动电路在升压配置中采用了SG1524脉宽调制(PWM)开关调节器(U1)。这种配置使U1产生约40 V的最大输出电压,可以驱动多达11个1W的白光LED的串联组。由于功耗高, LED必须配备相应的散热器。

用大功率白光LED驱动器驱动便携式照明设备

  对于给定的工作频率,驱动器的设计包括电感器,输入电容器,输出电容器,开关晶体管,输出二极管的选择。工作频率是:

  在这个例子中选择的频率为100kHz。频率越大,电感越小,但开关损耗就越大。

  电池在完全充电时电压为13.2V,完全放电时约为10.8 V。通过LED的电压应足够高,以便在不同的输入电压下LED正向偏压。为了保证这一点,所需的占空比是:

  VO=通过LED串联组的输出电压;VD=二极管压降;VIN=最小SLA电压;VDS=MOSFET压降。

  对于一个8-LED串联组,肖特基二极管的VO=28.8V,VIN=11V,VD=0.4V。忽略VDS,所需的占空比是62.3%。U1有两个独立的开关晶体管,每个可提供的电流约100mA,运行时的最大占空比是45%。为了达到所需的占空比,要将这两个晶体管并联。由于LED所需的电流超过100mA,所以要另外加上一个MOSFET。

  用电感电流的平均值可计算出L1的值:

  如果电感电流dIL的波纹是平均电流的某一百分比,那么电感电流的最大值是:

  假如波纹是平均电流的40%,ILpk=1.12 A。因此,电感值是:

  在这个例子中,公式5给出了当VIN为11V时,电感的最小值是184.3??H。输出电容的值取决于输出电压的波纹,而输入电压的值取决于电流的最值。

  为了保证稳定的照明,通过LED的电流必须可以监测并保持不变。要做到这一点,电流可由R8,R11和U2b换算成电压,并通过U1的误差放大器的反相端反馈出来。这种负反馈可调节占空比来稳定通过LED的电流。LED的亮度随R11的不同而不同。运算放大器U2a和R9,R13,R14和R15监控电池电压,只要电池电压低于11V时就关闭LED,从而防止电池的深度放电。

关键字:白光LED  开关晶体管  电流  驱动器  输出电容  dIL  驱动电路  便携式  电感

编辑:ssb 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/gykz/2008/0425/article_847.html
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