点亮大功率LED供电线路的驱动器

2006-09-08 14:37:34来源: EDN China

  作为一种为通用照明省电的方法,LED 的使用日益普及,而高效率驱动 LED 的方法也已变得必不可少。例如,Lumileds 公司的 Luxeon 器件带来了照明效果或房间照明。向几个 LED 供电也许只需要一个限流电阻器,但照明应用需要 20 个以上 LED 组成的串来提供一块区域的光亮。图 1 中的电路基于安森美(On Semiconductor)公司面向通用离线电源的 NCP1200A 型 100kHz PWM 电流式控制器,提供了一种低成本的离线恒流源来为多个 LED 供电。虽然设计师一般为它配置或提供电压源,但在本应用中,NCP1200A 提供了一个恒流源。图 2 和图 3 展示了该电路的特写。


  一个全波桥式整流器(D2~D5)和滤波电容器 C1 向变换电路 IC1 及其关联元件提供大约 160VDC。电阻器 R3 为 IC1 的电流检测引脚改变偏置值,并且凭借 6.2 kΩ,允许R6使用 1.2Ω 检测电阻器。相对于瓦特数较高的检测电阻器,减小 R6 不仅可降低成本,而且能提高电路的效率。电容器 C3 稳定反馈网络的电流,并且在 LED 串开路时,承载 400V 额定电压。由 R5 和 C4 组成的 RC 网络为 CS 引脚提供低通滤波功能。


  在您断开交流电线路插头时,泄放电阻器R1和R2可消除其管脚处的电击危险。虽然您可以使用一个1MΩ通孔式安装的电阻器,但两个表面贴装 500kΩ 串联电阻器的成本更低,并为线路电压应用提供了印制电路板印制线之间所要求的间隔。把额定值面向线路旁路的电容器用作电容器 C2。您就可以使用任何带有合适击穿电压和低接通电阻的功率MOSFET(比如 MTD1N60E 或 IRF820)作为 Q1。 电感器 L1 是一个 500mH 器件,应能工作于 100 kHz,并处理超过 350 mA 的连续电流。您可以使用 Coilcraft 公司的 RFB1010 或 DR0810 系列表面贴装电感器,或者可以用在合适的磁芯材料上人工绕线的电感器来做实验。作为一种选择,添加光隔离器 IC2 就能实现微电脑控制的照明亮度调节,它利用了 IC1 的反馈端子(2 号引脚)的脉宽调制。


  为了了解LED照明装置的经济性,可比较一串由20个1W白光Luxeon辐射器和标准的白炽灯泡。每个LED均提供45流明,即20个LED组成的串可提供900流明。每个LED 的平均正向电压是3.42V,功率耗散为1.197W,正向电流为350 mA。因此,20个LED组成的串耗散23.94W。把电源的 80% 效率(保守水平)考虑在内,则对于 900 流明/29W(或 31 流明/W)的发光效率值,系统消耗的功率则变成了 28.73W。Luxeon 辐射器的额定工作时间是 10 万小时,即大约 11 年。

  相比之下,标准的60W飞利浦白炽灯泡产生860流明,可工作1000小时,即刚超过一个月,效率仅为14 流明/W。从功耗角度看,基于LED的设计在效率方面是基于白炽灯泡设计的两倍,因此降低了功耗和成本。另外,LED设计不会由于更换灯泡和劳动力而造成额外的维护成本。

关键字:电阻器  流明  白炽

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