适用于汽车应用的高亮度LED驱动电路

2009-05-03 09:42:04来源: 综合电子论坛

  近年来,高亮度LED应用发展神速,特别是在指示牌、交通信号灯方面。而对汽车应用来说,LED亦有极大的吸引力,长寿命、抗震、高效、对光源良好的控制能力,都是它的优势。当然,相对于白炽灯,LED需要驱动电路,还有汽车电气是靠酸铅蓄电池供电的,是机械驱动的交流发电机充电,这类电池适合白炽灯,不适用LED,因此,设计一种稳压性能良好而又低噪声的驱动电路是十分必要的。

  理论上,LED光输出与驱动电流有关,而与电源电压无关。最对低要求应用,如果电源电压稳定的话,一个电阻就可限制电流。值得注意的是,对这种最简单的应用电路,LED在一定程度上显示出自稳定特性。亦即,若温度升高的话,LED的光输出减少,但同时其正向压降亦降低,使驱动电流增加,从而补偿了较高温度下光输出的减少。遗憾的是,汽车电源的变化范围是很大的,在8V-18V之间,峰值电压可达几十伏。此外,高亮度LED驱动电流大,会在电阻上产生大量的热量,使散热设计复杂化。

  相对简单的方案是使用线性降压稳压器(图1),D1是一个稳压二极管,通过LED的电流设定为VD1/RSET。D2对基极二极管进行湿度补偿。这个电路仍然存在能量损失问题和电阻散热问题。对于低电流LED,尤其是串联后的LED正向压降和稍低于电源电压的场合,这个电路不失为经济有效的方案。

图1 简单稳流电路

  在多数场合,开关电源提供一种更佳的电气解决方案。顾名思义,开关电源是开关工作的,在一个周期,对RLC电路充电;在下一个周期,存储的能量用来驱动负载。这类电路效率极高,一般都能达到90%以上,开关稳压器能提升电压,降低电压,还能产生极性相反的电压,这是线性稳压器所不具备的。

  最简单的开关稳压器是图2所示的降压稳压器,输入电压与LED电压之间的压差对电感L充电,电流随之增加,当流达到预设的值时,控制电路将串联的晶体管关闭,在LED通路形成一个交变电流。注意,在LED驱动应用中,开关稳压电路控制电流的峰值。这个值由可编程IC或外部元件来设定。电流值也由FET开关漏极上检测电阻来定义。降压稳压器流过LED的电流是连续的,但是交变的,而对电源而言是不连续的,这对电源工作会产生一事实上的影响,也增加了电源线上的噪声。

图2 降压型开关稳流电路

  如果电源电压低于所有LED串联电压和,就要选用升压稳压器。升压稳压器(图3)既要控制电流,又要控制电压,电路相对复杂些。升压稳压器在大电流情况下同样存在严重的干扰问题。因而最稳定又最安全的LED驱动器可采用升压与降压相结合的形式。一个升压稳压器可驱动几个并联的降压稳压器。这样,面对电源的是性能良好的升压稳压器,而在负载端则是高电流输出的降压稳压器。

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关键字:高亮度LED  驱动电路

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2009/0503/article_900.html
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