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【转】LED 电源及其基本驱动电路(1)

工程师
2013-07-31 17:00:31    评分
LED 自上世纪 60 年代问世以来,已经历了指示应用阶段和信号、显示阶段。随着白光 LED的诞生及其迅速发展,LED开始进入普通照明阶段。LED是一种固态冷光源,是继白炽灯、荧光灯和高强度放电灯(HID)之后出现的第四代电光源。LED点燃了绿色照明的新光辉,将引领 21世纪照明领域的新潮流。业界认为,当 LED 价位降至传统光源的十分之一以下时,它将会进入到
千家万户的普通照明领域之中,预计时间约在 2020 年之后。 
   LED 供电的原始电源目前主要有三种:即低压电池、太阳能电池和交流市电电源。无论是采用哪一种原始电源,都必须经过电源变换来满足 LED 的工作条件。这种电源变换电路,一般来说就是指的 LED 驱动电路。在 LED 太阳能供电系统中,还需要蓄电池或超级电容器,用以储存太阳能。在夜晚需要照明时,蓄电池或超级电容器再通过控制电路放电,为 LED驱动电路供电。
太阳能和风能与 LED 的结合,是 LED 应用的一大亮点,它将为第三世界的贫困和边远地区带来光明,让绿色照明的光辉照亮世界的每一个角落。 
   一、低压直流供电的 LFD驱动电路 
   1.当输入电压高于 LED电压时 
   当输入电压高于 LED或 LED串的电压降时,通常采用线性稳压器或开关型降压稳压器。 
   (1)线性稳压器 
   线性稳压器是一种 DC-DC 降压式变换器。LED 驱动电路所采用的线性稳压器大都为低压差稳压器(LDO),其优点是不需要电感元件,所需元件数量少,不产生 EMI,自身电压降比较低。但是与开关型稳压器相比,LDO的功率损耗还是较大,效率较低。LDO在驱动 350mA以上的大功率 LED串时,往往需要加散热器。 
   (2)开关型降压(buck)稳压器 
   基于单片专用 IC 的开关型降压稳压器需要一个电感元件。 许多降压稳压器开关频率达 1MHz以上,致使外部元件非常小,占据非常小的空间,效率达 90%以上。但这种变换器会产生开关噪声,存在 EMI问题。图 1所示是基于 Zetex 公司 ZXSC300的 3W LED降压型驱动电路。其中的RCS为电流传感电阻, D1为1A的肖特基二极管。 在6V的输入电压下, 通过LED的电流达1.11A。ZXSC300 采用 5 引脚 SOT23 封装。 
   目前有很多降压变换器单片IC将开关MOSFET(Q1)和降压二极管(D1)也集成在同一芯片上,使外部元件数量进一步减少。 
   2.当输入电压低于 LED电压时 
   当输入电压低于 LED或 LED串的总正向压降时,LED需要升压型驱动电路。升压型变换器主要有以下两种类型。 
   (1)电感升压变换器 
   在手机背光照明中,常使用电感升压型 LED 驱动电路。开关型电感升压变换器被用作驱动一个或多个 LED组成的 LED串,通过每个 LED的电流相等。如果 LED串中有一个 LED开路,其他 LED 将会熄灭。图 2 所示为电感升压型 LED 驱动电路,LED 串由 8 只日亚化工公司的NSPW500BS型白光 LED组成,在 4V的输入电压下,通过每个 LED的电流约为 25mA。 
   目前绝大多数升压稳压器 IC,都将开关管集成在芯片中,有的还集成了肖特基二极管。 
   (2)开关电容(电荷泵)升压变换器 
   开关电容升压转换器亦即电荷泵。电荷泵专用 IC 内置切换开关,外接 1 个或两个 1μF的充放电电容。电荷泵工作模式有 1×、1.5×和 2×,近几年又出现了 1.33×(4/3 倍)和 4×模式。在输出电压接近输入电压时,电荷泵不需要升压,即在 1×模式工作。当需要升压时,则切换到 1.5×或其他工作模式。电荷泵电路可以驱动 LED 阵列,也可只驱动 1 个 LED。图 3 所示为基于
MAXl570的电荷泵驱动5个白光LED的电路。 MAX1570采用4mm×4mm的16引脚QFN封装,最大厚度为 0.8mm。MAX1570 输入电压范围为 2.7V~5.5V,在1MHz 的固定频率和在 1×及 1.5×模式高效工作,为 LED提供 30mA的恒流,LED电流匹配精度达 0.3%,并且 LED电流可由单个电阻 RsEr设置。 可通过数字输入或 PWM 来控制LED亮度, 在关闭状态仅消耗 0.1μA的电流。  
   3.当输入电压既可能高于也可能低于 LED电压时 
   在输入电压既可能高于,也可能低于 LED或 LED串的总电压降时,就必须使用降压/升压变换器。基于 LT℃3783 的降压/升压型变换器驱动 8 只1.5A串联 LED的电路如图 4 所示。该 LED串驱动电路的输入电压范围为 9~36V,LED 串的总电压降范围为 18~37V。在 VIN=14.4V,Vo=36V和 I0=1.5A条件下,输出功率为 54W,效率达 93%。电路的开关频率由 IC 脚FREQ上的
电阻 R5 设置(频率范围为 20kHz~1MHz),R7 与 R8 组成的分压器设置输出过电压保护电平,连接在 IC 脚 FBP 与高侧线路之间的 R4,用作感测 LED 电流。LTC3783 支持多拓扑结构。用其还可以构筑升压转换器和降压转换器等电路。 
   回扫变换器、单端初级电感变换器(SEPIC)和 CUK稳压器等,都可以升高或降低输入电压,

输出与输入电压在极性上可以相同或相反。每种拓扑都有独特的优势,但效率都比降压一升压稳压器低。







关键词: LED     电源     驱动    

菜鸟
2014-08-28 10:39:53    评分
2楼
楼主你好,本人新手。最近在设计一个LED驱动电路,看了你的帖子对MAX1570那个设计比较干兴趣,但找不到图3,可否给我发一份,多谢!

高工
2014-10-08 09:03:33    评分
3楼
介绍的挺清楚的

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