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环球体育登录平台:LED驱动器

发布时间:2021-08-26 09:59:43 来源:环球体育登录不上 作者:环球体育网站下载

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  现在发光二极管驱动芯片按类型可分为:恒压式驱动芯片、恒流式驱动芯片以及脉冲式驱动芯片。其间恒压式驱动芯片一般便是咱们常见的DC/DC升压芯片居多。这种计划的长处是芯片本钱廉价没有杂乱的外围电路。但只能安稳电压驱动LED就会构成驱动输出时电路电流的不行控。无法保证LED亮度的一致性。

  恒流式驱动芯片则处理了之前恒压式驱动的电流不行控问题。现在比较好的恒流芯片能够做到1%左右的恒流精度,并且有简易的外围操控接口可灵敏设置所需输出的电流巨细所以倍受欢迎。可是这类芯片价格比恒压芯片价格高许多且外围电路杂乱。一同由于安稳输出电流所以整个芯片的在电池作为供电的时分放电会比较快。

  现在脉冲式驱动芯片是以高频率的脉冲发生器输出接口向LED灯供电。由于是脉冲信号频率很高所以人眼底子无法感觉出LED的频闪,所以这个办法即契合了视觉需求又在一方面有用节省了电能输出。并且这类型芯片的作业频率一般可由外部接口操控。可是现在该类型芯片震动频率一般在100KHz~500KHz规模。所以现在的驱动才能只是适宜小功率运用。可是信任在不久的将来会提升到大功率LED驱动的场合。

  LED驱动器(LED Driver),是指驱动LED发光或LED模块组件正常作业的电源调整电子器材。由于LEDPN结的导通特性决议,它能习惯的电源的电压和电流改动规模十分狭隘,稍稍违背就或许无法点亮LED或许发光功率严峻下降,或许缩短运用寿数乃至焚毁芯片。现行的工频电源和常见的电池电源均不适宜直接供给LED,LED驱动器便是这种能够唆使LED在最佳电压或电流状况下作业的电子组件。

  由于LED运用简直广泛电子学运用的各个范畴,其发光强度,光色以及通断操控等改动简直是无法预估的,所以LED驱动器也就成为简直是1对1的伺服器材,使这个器材宗族成员变得形形色色。最简略的LED驱动器(假如能这样称号它的话)或许便是一个或几个串并联的阻容元件在回路中分流分压,它底子不成其为一个独立的产品。而关于要求供给安稳的恒流恒压输出的更遍及的商业运用,则构成了一系列有准确的电源调整才能的体系处理计划。完成这些处理计划,一般需求比较杂乱的电路规划,其间心是LED驱动IC的集成化运用。经过在LED驱动IC外围设置不同的支撑电路,构建针对不同的LED运用处理计划,小到手机显现屏背光和按键灯火驱动,大到大功率LED路灯和大型野外LED显现屏等。

  比较通用的大功率LED驱动器规划和供给,一般都由专业公司担任。这些公司将其二次封装成模块后供给给LED终端运用产品制造商。而不太通用的LED终端运用产品的驱动规划,或许需求自己着手规划。它成为这个LED终端运用产品独具技能含量的重要组成部分。由于作为封装产品的LED在上游,其技能功用现已固化在LED产品中,而打造独具特色的终端LED运用产品,对光源而言除了在LED驱动功用上下功夫之处,其它还能够打拼的当地现已不多了。

  由于LED驱动器在LED运用产品上的独特重要性和广泛的用户需求,使得作为LED驱动器的心脏部件的LED驱动IC成了整个技能环节中的要害元素。促进许多出产商,其间不乏上市公司,以LED驱动作为其主营产品,向下流工业许多供给LED驱动IC,如杭州士兰微、深圳泉芯电子、深圳光华源科技、深圳国微电子华润矽威科技,台湾地区的点晶科技、聚积科技、广鹏科技、台晶科技、飞虹、茂达、圆创等等。在这范畴的具有职业首领风仪的美国厂商也不少,如美国国家半导体公司美信德州仪器、安森美、凌特公司、飞兆半导体等等。

  LED驱动电源是把电源供给转化为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转化器,一般情况下:LED驱动电源的输入包含高压工频沟通(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频沟通(如电子变压器的输出)等。而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值改动而改动电压的安稳电流源。

  依据电网的用电规矩和LED驱动电源的特性要求,在挑选和规划LED驱动电源时要考虑到以下几点:1.高牢靠性 特别像LED路灯的驱动电源,装在高空,修理不方便,修理的花费也大。2.高功率 LED是节能产品,驱动电源的功率要高。关于电源装置,LED驱动电源在灯具内的结构,尤为重要。由于LED的发光功率跟着LED温度的升高而下降,所以LED的散热十分重要。电源的功率高,它的耗费功率小,在灯具内发热量就小,也就下降了灯具的温升。对推迟LED的光衰有利。3.高功率要素 功率要素是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器,没有强制性目标。虽然功率不大的单个用电器功率要素低一点对电网的影响不大,但晚上我们点灯,同类负载太会集,会对电网发生较严峻的污染。关于30瓦~40瓦的LED驱动电源,听说不久的将来,或许会对功率要素方面有必定的目标要求。4.驱动办法 通行的有两种:其一是一个恒压源供多个恒流源,每个恒流源独自给每路LED供电。这种办法,组合灵敏,一路LED毛病,不影响其他LED的作业,但本钱会略高一点。另一种是直接恒流供电,LED串联或并联运转。它的长处是本钱低一点,但灵敏性差,还要处理某个LED毛病,不影响其他LED运转的问题。这两种办法,在一段时刻内并存。多路恒流输出供电办法,在本钱和功用方面会较好。或许是今后的干流方向。5.浪涌维护LED抗浪涌的才能是比较差的,特别是抗反向电压才能。加强这方面的维护也很重要。有些LED灯装在野外,如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应,从电网体系会侵入各种浪涌,有些浪涌会导致LED的损坏。因而LED驱动电源要有按捺浪涌的侵入,维护LED不被损坏的才能。6.维护功用 电源除了惯例的维护功用外,最好在恒流输出中添加LED温度负反应,避免LED温度过高。7.防护方面 灯具外装置型,电源结构要防水、防潮,外壳要耐晒。8.驱动电源的寿数要与LED的寿数相适配。9.要契合安规和电磁兼容的要求。跟着LED的运用日益广泛,LED驱动电源的功用将越来越适宜LED的要求。

  (1)恒流式:a、恒流驱动电路输出的电流是安稳的,而输出的直流电压却跟着负载阻值的巨细不同在必定规模内改动,负载阻值小,输出电压就低,负载阻值越大,输出电压也就越高;b、恒流电路不怕负载短路,但制止负载彻底开路。c、恒流驱动电路驱动LED是较为抱负的,但相对而言价格较高。d、应留意所运用最大接受电流及电压值,它约束了LED的运用数量;(2)稳压式:a、当稳压电路中的各项参数确认今后,输出的电压是固定的,而输出的电流却跟着负载的增减而改动;b、稳压电路不怕负载开路,但制止负载彻底短路。c、以稳压驱动电路驱动LED,每串需求加上适宜的电阻方可使每串LED显现亮度均匀;d、亮度会受整流而来的电压改动影响。

  (1)电阻、电容降压办法:经过电容降压,在闪烁运用时,由于充放电的作用,经过LED的瞬间电流极大,简略损坏芯片。易受电网电压动摇的影响,电源功率低、牢靠性低。(2)电阻降压办法:经过电阻降压,受电网电压改动的搅扰较大,不简略做成稳压电源,降压电阻要耗费很大部分的能量,所以这种很低,并且体系的牢靠也较低。(3)惯例变压器降压办法:电源体积小、分量侧重、电源功率也很低、一般只需45%~60%,所以一般很少用,牢靠性不高。(4)电子变压器降压办法:电源功率较低,电压规模也不宽,一般180~240V,波纹搅扰大。(5)RCC降压办法开关电源:稳压规模比较宽、电源功率比较高,一般能够做到70%~80%,运用也较广。由于这种操控办法的振动频率是不接连,开关频率不简略操控,负载电压波纹系数也比较大,反常负载习惯性差。(6)PWM操控办法开关电源:首要由四部分组成,输入整流滤波部分、输出整流滤波部分、PWM稳压操控部分、开关能量转化部分。PWM开关稳压的根本作业原理便是在输入电压、内部参数及外接负载改动的情况下,操控电路经过被操控信号与基准信号的差值进行闭环反应,调理主电路开关器材导通的脉冲宽度,使得开关电源的输出电压或电流安稳(即相应稳压电源恒流电源)。电源功率极高,一般能够做到80%~90%,输出电压、电流安稳。一般这种电路都有完善的维护措施,属高牢靠性电源。

  驱动电源按装置方位可分为外置电源和内置电源。(1)外置电源望文生义,外置电源便是把电源装置在外面的。一般电压比较高,对人有安全风险的,就需求外置电源。与内置电源的差异便是电源加了一个外壳,常见的有路灯。(2)内置电源便是把电源装置在灯具内,一般都是电压比较低,12v到24v,对人没什么安全危险。这个常见的有球泡灯。

  从大功率LED首要运用商场----景象灯,来剖析大功率LED商场,景象照明商场作为LED照明的最大运用商场,所占的份额大约在43%。它的新一轮快速增长必将带动全体LED照明工业的快速开展。上海、厦门、北京、大连、南昌等一些大中型 城市的景象照明现已颇具规模,完成了适当部分的 LED照明演示工程,这些在大中城市演示工程的顺利完成加上在奥运场馆的成功运用,预示着LED 照明在景象照明方面的技能已渐趋老练。不管是国内或许国外,城市的景象都是一个城市的标志性建筑产品,而作为景象照明的霓虹灯正在世界各地因动力,节能,环保等问题逐步被LED景象灯所替代,世界各地大约有70多万个城市,以一个城市5000盏核算,一盏灯1000元左右核算,光这些所发生的巨大经济效益是不行预估的。

  驱动器是LED照明的中心部件,跟着LED芯片技能的老练,LED光源的质量现已十分牢靠,许多情况下LED灯具的毛病都是来自驱动器。大功率LED驱动电源归于新兴工业,没有构成会集的工业集合,因而,区域性不明显。且进入职业的企业数量并不多,因而,竞赛剧烈程度较低。

  LED驱动电源存在缺乏的原因:(1) 出产LED照明及相关产品的公司的技能人员对开关电源的了解不行,做出的电源是能够正常作业,但一些要害性的评价及电磁兼容的考虑不行,仍是有必定得危险;(2) 大部分LED电源出产企业都是从一般的开关电源转型过来做LED电源,对LED的特色及运用知道还不行;(3) 关于LED的规范简直没有,大部分都是参阅开关电源和电子整流器的规范;(4) 大部分LED电源没有一致,所以量大部分都比较小。收购量小,价格就偏高,并且元器材供给商也不太合作;(5) LED电源的安稳性:宽电压输入,高温文低温作业,过温、过压维护等问题都没有逐个处理;首先是驱动电路全体寿数,尤其是要害器材如:电容在高温下的寿数直接影响到电源的寿数;其次是LED驱动器应应战更高的转化功率,尤其是在驱动大功率LED时更是如此,由于一切未作为光输出的功率都作为热量耗散,电源转化功率的过低,影响了LED节能作用的发挥;在功率较小(1-5W)的运用场合,恒流驱动电源本钱所占的比重现已挨近1/3,现已挨近了光源的本钱,必定程度上影响了商场推广。

  3、合EU CoC/CEC 2008/动力之星2.0要求,带载形式功率高(可达86%,要求为79.6%);在265 VAC输入时的空载输入功率 250 mW,要求为300 mW

  如图4所示为一个典型的20 V、14 W恒压(CV)、恒流(CV)输出的电源电路。LED阵列的光输出量与所流经的电流量成正比。因而,LED驱动器应具有恒流输出,而不是恒压输出。在本规划中,DC输出未与AC输入阻隔,因而LED阵列和外壳应与用户安全地阻隔开来。

  AC输入由BR1、C1和C2进行整流和滤波。电感L1与C1和C2一同构成一个π形滤波器,并供给EMI滤波。保险丝F1在发生严峻毛病时供给维护。为使电源在空载下正常作业而不受损坏,运用齐纳二极管VR2进行恒压调整并使电压保持在约21 V。

  经过检测电流检测电阻R7上的压降来完成恒流特性。并联稳压器ICU3与R9、R8和R8A一同来在运算放大器U2的反向输入端生成0.07 V的准确电压参阅。抵达设定电流时,R7上的电压将超越参阅电压,这样会使运算放大器的输出增大。此刻会正向偏置D4,驱动Q1的基极,进而将电流从U1的EN/UV引脚拉出。电容C7和电阻R11供给环路补偿。运用运算放大器的限流办法使电流采样电压最小化,然后下降了损耗,使功率最高。

  只需EN/UV引脚拉出的电流超越115 μA,U1中的MOSFET都会以逐周期的办法被制止(开/关操控)。经过调整使能与制止开关周期的份额,反应环路能够调理输出电压或电流。开/关操控办法一同优化了不同负载情况下的转化器功率,使之契合能效规范。

  由于环境温度高,U1将鄙人降的电流限流点形式下进行作业。这样能够前进电源的全体功率并改进其散热功用。初级箝位(D1、VR1、C3及R3)将最大峰值漏极电压操控在内部

  的700 V BVDSS击穿电压之下。电阻R23减小高频漏感振动,然后下降EMI。次级侧的输出经过二极管D2、D3和C6进行整流和滤波。

  4、U1可选电流限流点答应对电流限流点和器材巨细进行优化挑选,以习惯环境温度。例如,为了下降耗散,能够经过将C3从1μF更改为0.1 μF来在相同规划中运用TNY280GN器材。或许,在散热功用较高的环境中,能够经过将C3从1μF更改为10μF来运用TNY278GN器材。

  电压介于6 V至20 V之间时均可正确作业。但由于输出电流安稳不变,灯串电压越低,输出功率就越低。

  虽然在输出电压或许高于也或许低于输入电压时,峰值电流形式操控的非接连升降压转化器是LED驱动器的一个不错挑选。可是,选用这种升降压转化器来规划驱 动器时,LED电压的改动会改动LED电流,LED开路将导致输出端发生过高的电压,然后损坏转化器。本文将详细评论这种用于LED的转化器规划,并给出多种战胜其固有缺陷的办法。

  发光二极管(LED)的运用已有许多年,跟着最新技能的前进,它们正逐步成为照明商场中强有力的竞赛者。新的高亮度LED具有很长的寿数(约10万小时)和很高的功率(约30流明/瓦)。曩昔三十多年来,LED的光输出亮度每l8~24个月便会翻一番,并且这种增长势头还会持续下去,这种趋势称为Haitz规律,适当于LED的摩尔规律。

  从电气上来说,LED与二极管相似,它们也是单向导电(虽然它们的反向阻断才能并不太好,高的反向电压很简略损坏(LED),并具有与惯例二极管相似的低动态阻抗V-I特性。别的,LED一般都有安全导通时的额定电流(高亮度LED的额定电流一般为350mA或700mA)。经过额定电流时,LED正向压降的差异或许比较大,一般350mA白光LED的压降在3~4V之间。

  驱动LED需求受控的DC电流。为了使LED的运用寿数长些,LED电流中的纹波有必要很低,由于高纹波电流会使LED发生较大的阻性功耗,下降LED运用寿数。LED驱动电路需求更高功率,由于整体功率不只取决于LED自身,也与驱动电路有关。而作业于电流操控形式的开关转化器是满意LED运用 的高功率及高功率要求的抱负驱动计划。

  驱动多个LED也需求细心考虑。图1是LED的串并联衔接电路。其间图1(a)为LED的并联衔接电路。图1(h)是LED的串联衔接电路。由于各个LED的动态阻抗和正向压降不相同,因而,假如没有外部均流电路(如电流镜像),就不或许保证流过LED上的电流相同;此外,由于一个LED 呈现毛病将使LED串断开,然后致使一切LED电流在剩余的LED串之间分配,这将导致LED串上的电流增大,然后或许损坏LED。因而,出于上面两个原因,规划时一般不必如图1(a)那样的并联LED电路。

  因而,更好的做法是将LED串联起来。但该办法的缺陷是,假如一个LED 呈现毛病,则整个LED串将中止作业。让剩余的LED串持续作业的一个简略办法是将一个齐纳二极管(其额定电压大于LED的最高电压)与每个(或每组) LED并联,如图1(b)所示。这样,任何一个LED发生毛病后,其电流都会流到相应的齐纳二极管上,LED串的其余部分仍可正常作业。

  根本的单阶开关转化器可分为三类:降压转化器、升压转化器和升降压转化器。当LED串的电压低于输入电压时,降压转化器图2(a)是抱负的选 择;当输入电压总是低于串输出电压时,则运用升压转化器比较适宜图2(b);当输出电压或许高于也或许低于输入电压时(由输出或输入改动引起),则选用升降压转化器图2(c)比较适宜。升压转化器的缺陷是,输入电压的任何瞬变(可使输入电压升高并超越输出电压)都会导致LED上流过很大电流(由于负载的低动态阻抗),然后损坏LED。升降压转化器也可替代升压转化器,由于输入电压的瞬变不会影响LED电流。

  关于低电压运用中的LED驱动器,升降压转化器是一种不错的挑选。其原因有它们可用高于和低于输入电压的电压来驱动LED串(升压和降压)、功率很高(很简略抵达85%以上)、非接连作业形式可按捺输入电压的改动(供给优秀的线电压调理)、峰值电流操控形式答应转化器调理LED电流,而无需杂乱的补偿(简化规划)、很简略完成线性和PWM LED亮度调理、开关晶体管失效不会损坏LED等等。图2给出了降压、升压和升降压转化器与LED串的衔接电路。

  可是,这种办法仍有缺陷:一是峰值电流受控问题,由于选用非接连电流形式的升降压转化器是一种功率安稳的转化器。因而,LED串电压的任何改动都会引起LED电流的相应改动;另一个问题是LED开路状况会在电路中发生损坏转化器的高电压;此外,还需求额定的电路将安稳功率转化器转变为安稳电流转化器,并需求在无负载情况下维护转化器。

  图3所示为详细的升降压转化器运用电路,该操控器内置了用于设定开关频率的振动器。在开关周 期之初,Q1导通。由于输入电压VIN加在电感上,电感电流(iL(t))开端从零(初始安稳状况)开端上升。当感应电流上升至预先设定的电流值 (ipk)时,Q1封闭。开关导通时刻(ton)由下式确认:

  这样,虽然此刻开关会封闭,但流经电感的电流并不会中止。这会使二极管D1导通,并在电感两头发生输出电压(-Vo),这个负电压会导致电感电流敏捷下降。经过必定时刻tOFF后,电感电流趋于零。此刻刻可经过下列公式来核算:

  为使转化器作业在非接连导通形式下,开关导通时刻与电感电流下降时刻的总和有必要小于或等于开关周期TS,以便保证鄙人一个开关周期时,电感电流能够从零开端。

  事实上,在输入电压最小和输出电压最大的情况下,(tON+tOFF)可取得最大值。因而,保证在这些电压下转化器作业于非接连导通形式可保证在任何情况下都能满意下式所列的条件: tON+tOFF≤Ts

  在峰值电流操控形式下,ipk一般是一个固定值。因而,LED电流彻底独立(理论上)于输入电压。在固定的ipk下,输入电压的上升(下降)会引起晶体管的导通时刻成反份额削减(添加),这将供给很好的线电压调理。在实践运用中,从操控IC检测到电流峰值到GATE引脚实践关断之间的推迟会引起 输入功率改动。导通时刻较短会由于推迟时刻而呈现更多差错,由于推迟时刻将会占导通时刻适当大的部分。

  实践上,LED电流与LED串的电压成反比。一个标称输出为20 V和350 mA的电路,将在10V输出电压时发生700 mA的电流,这明显不是希望的成果。可是,经过使开关频率与输出电压成正比,上述公式供给了一种将安稳功率转化器转化为安稳电压转化器的办法。

  回扫转化器的另一个缺陷是它易受输出开路状况的影响。当LED开路时,存储在电感内的能量在每次开关导通时刻的最终都会被转移到输出电容里。这样,短少电容放电的负载将导致电容两头的电压逐步上升,最终超越器材的标称值并损坏功率级。因而,可经过添加额定电路来供给输出电压反应及过压维护。

  图4是一个可完成过压维护和LED开路维护的额定电路。实践上,许多峰值电流形式操控器IC都具有专用的RT引脚。与该引脚相连的电阻可用来设 置内部电流,其内部电流用来给振动器电容(可所以内部或外部)充电。振动器电容上的斜坡电压操控开关频率,这样,开关频率与RT引脚的输出电流成正比。电阻越小(大),电流就越大(小),开关频率也就越高(低)。根据这一原理,可利用输出电压反应来调整开关频率。

  在图4所示电路中,电阻R3和R4构成一个分压器。R4上的电压减去晶体管Q2基极发射极之间的压降(Vbe)便是R5上的电压。因而,流经R5的电流(IR5)为:

  图4中的电阻R2用于发动转化器。在发动状况下,输出电压为零,因而IR5也为零。由于没有来自操控器RT引脚的电流,所以转化器无法发动。添加电阻R2能够在发动状况下取得一小部分电流,并使R2的巨细满意:

  其间V(RT)是操控器RT引脚上的电压。满意该条件可保证转化器的发动,并将R2带来的差错降至最低。如选R3=R4,则有:

  这样,LED电流将不再决议于输入或输出电压。选用电阻R6、晶体管Q3和齐纳二极管D2可添加过压维护功用。在LED开路状况下,当开关导通时,电感存储能量,当开关封闭时,该能量转移到输出电容上。由于没有满意的负载供电容放电,输出电压在每个周期都会逐步升高。当电压升高到超越齐纳二极管导通电压时,由D2和R6组成的齐纳二极管分支电路开端导通。这也供给了一条经过Q3基极电流的途径,使Q3导通。此刻,电阻R4实践上被短路。因而,Q2的PN结将封闭,导致R5上的电流为零。这将中止操控器的内部振动直到输出电压降到齐纳二极管电压以下,以上进程持续进行。这种猝发形式可将LED开路状况下的均匀功率降至最小。这种过压维护办法将强制操控IC进入低频、低功率的作业形式。

  齐纳二极管电阻分支电路上的电流有必要能在R6上发生满意大的电压,以便为晶体管基极-发射极之间的PN结供给偏置。

  在带有输出电流反应的开关LED驱动器中,一般还需求反应补偿来安稳转化器,并调理电流以抵达希望的电流值。这些反应计划的瞬态呼应功用是有限的,无法满意LED的PWM亮度调理所需求的快速开/关瞬态呼应。但是,本文所描绘的转化器并不要求任何反应补偿。该操控计划所用的仅有反应信息是经过传感电阻取得流经MOSFET的峰值电流。由于转化器在每个周期都存储所需的能量,所以它能够对瞬态做出即时呼应。因而它能够很方便地与PWM亮度调理计划 一同作业。

  升降压转化器是低直流电压输入LED驱动器的有用处理计划,不管输出电压高于仍是低于输入电压,它都能够驱动LED串。此外,还可在转化器中增 加小型而低价的额定电路以战胜负载调理和无负载状况下的问题。该转化器易于完成,且在峰值电流形式操控时无需进行反应补偿没计。它所具有的开环特性也使之成为那些需求PWM亮度调理的运用中的抱负挑选。