各种LED驱动电路总结090610.docx
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各种LED驱动电路总结090610
各种LED驱动电路总结
原始电源有各种形式,但无论哪种电源都不能直接给LED供电。
因此,要用LED作照明光源就要解决电源变换的问题。
LED实际上是一个电流驱动的低电压单向导电器件。
LED驱动器应该有直流控制、高效率、PWM调光、过压保护、伏在断开、小型尺寸以及简便易用等特点。
供电应该有以下注意事项。
1.单向导电器件,故用直流电流或者单向脉冲电流给LED供电。
2.门限电压2.5V,正常工作管压降为3—4V
3.电流电压特性非线性。
4.温度系数为负,温度升高时LED势垒电势降低。
所以LED不能直接采用电压源供电,必须采用限流措施,否则随着LED工作时温度升高,电流越来越大以至损害LED.
5.流过LED的电流和LED的光通量比值也是非线性。
LED光通量随着流过LED电流增加而增加,但不成正比,越到后来光通量增加的越少。
(光通量:
光通量指人眼所能感觉到的辐射能量,它等于单位时间内某一波段的辐射能量和该波段的相对视见率的乘积。
光通量是每单位时间到达、离开或通过曲面的光能数量。
光通量的单位为“流明”。
光通量通常用Φ来表示)
用原始电源给LED供电有四种情况:
1.低电压驱动
LED手电筒、LED应急灯、LED节能台灯
要求:
较低成本、较高变换效率、较小体积
(电荷泵式升压变换器)
LM3354/LM2792电荷泵驱动白光LED的电路
发布商:
NS2007年12月13日
美国国家半导体公司开发了许多用来驱动白光LED的解决方案,其中包括交换式电容变换器方案和采用电感器的交换式稳压器方案。
采用具有稳压输出功能的LM3354电荷泵驱动白光LED的电源解决方案如图1所示,该电路可以输出4.1V的稳定电压。
图1 采用LM3354驱动白光LED的电源
LM3354电荷泵的电源电压范围为2.5~5.5V,输出电压有一系列标称值可供选择。
用作白光LED驱动器时,可选用的标称输出电压为4.1V。
LM3354电荷泵的开关工作频率为1MHz,可以采用容量较小的开关电容器,其最大输出电流为90mA,带有片内过热保护电路,静态与关态电流分别为475μA与5μA。
控制LED亮度的脉宽调制信号可由LM3354电荷泵的关断控制(
)端输入,其重复频率应在60Hz以上,以免LED产生闪烁现象;但也不宜超过200Hz,以保证开关电容器具有足够的放电时间。
图1所示的电路能在4.1V的输出电压下提供90mA的电流。
这个电路驱动LED的数量,要根据每一只LED所需电流的大小而定。
每一只LED的电流可按下式计算:
ILED=(4.1V-VF)/RSET
(1)
式中:
VF代表所选用LED的正向压降。
由于所有LED均以并联方式连接一起,因此各只LED的电流不尽相同。
每只LED的电流能否相同取决于LED的正向压降是否相同。
图1所示电路的体积小巧,在单节锂离子电池的电压范围内仍可取得约70%的平均效率(这里是指驱动LED的实际效率,因为限流电阻会消耗部分功率)。
图1所示电路最适用于需要1~10只LED并要求具有亮度控制功能的情况,该电路不但成本低廉,而且可确保能发挥极高效率。
但这个解决方案的缺点是由于流经不同LED的电流各自不同,而使显示屏的亮度不均匀。
另一种驱动LED的可行解决方案是采用交换工电容变换器。
只要采用交换式电容升压电路驱动电源,便可将电流加以稳定。
图2所示为采用交换式电容变换器LM2792驱动LED的电路。
图2 采用LM2792驱动LED的电路
图2所示电路采用交换式电容倍压电路驱动电源,可驱动一至两只LED,驱动电流的总流量最高可达32mA。
若只驱动两只LED,便可为每一只LED提供16mA的驱动电流。
系统设计中可利用RSET电阻及BRGT管脚设定电流值。
由于采用同一电源,因此驱动LED的电流能够保持一致,其误差不会超过1%。
图2所示电路的缺点是电源效率比较低。
这个解决方案有两种方法控制LED的亮度:
① 将100~1000HzPWM信号加在停机管脚上,但也可将仿真电压加在BRGT管脚上,以便控制亮度时可以有更理想的线性。
② 由于BRGT管脚可以利用任何形状的连续性仿真波形控制LED的亮度,因此可以实现多种不同的光暗模式及效果。
在需要驱动4只LED时,可以采用LM2794或LM2795两种型号的芯片。
LM2794和LM2795的电路结构与LM2792大致相同,功能上并无区别,但由于晶体管上的压降较小,因此有助于提高电源效率。
图3示出了LM2794、LM2795和LM2792的效率曲线。
LM2794和LM2795可驱动4只LED,总的驱动电流可达60mA。
LM2794和LM2795也无需加设LM2792电路(见图2)中的二极管VD。
LM2794与LM2795之间的区别是LM2794与LM2795的停机管脚各有不同的极性,这个特点使系统设计更为简便。
图3 LM2794、LM2795和LM2792的效率曲线
交换式电容变换器最适用于驱动1~4只LED的电路,采用该解决方案的电路具有功能完善、体积小、成本低、LED电流能准确地保持一致等特点。
2.过渡电压驱动
LED矿灯
小体积、低成本
(反极性电荷泵式变换器)
3.高电压驱动
太阳能草坪灯、太阳能庭院灯、机动车灯光系统
(串联开关降压电路)
4.市电驱动
降压、整流、高变换效率、小体积、较低成本。
中小功率:
隔离式单端反激变换器、
单端反激式变换器开关稳压电源原理图
单端反激式功率变换器开关稳压电源并非是只能由一只晶体管组成,而由两只晶体管仍然可以组成单端变换器形式的开关稳压电源。
单端反激式开关稳压电源与推挽、全桥、半桥双端变换的开关稳压电源的根本区别在于高频变压器的磁心仅工作在磁滞回线的一侧(第一象限)。
典型的单端反激变换式开关稳压电源的原理图如图所示。
所谓单端,即指转换电路的磁心仅工作在其磁滞回线的一侧。
所谓反激,系指当晶体管导通时,在初级电感线圈中储存能量,当晶体管截止时,初级线圈中储存的能量再通过次级线圈释放给负载。
当开关管VT1被控制脉冲激励而导通时,输入电压Ui便施加到高频变压器T1的原边绕组N1上。
由于变压器T1副边的整流二极管VD反接,因此副边绕组N2没有电流流过;当VT1截止时,绕组N2上的电压极性颠倒,VD被正偏,VTl导通期间储存在T1中的能量便通过VD负载释放。
由于这种电路在开关管导通期间储存能量,因此在开关管截止期间才向负载传递能量。
高频变压器在工作中除了起变压作用外,还相当于一个储能用的电感,因此也有人称之为“电感储能式变换器”或“电感变换器”。
单端反激式开关电源电路是成本最低的一种。
它可以达到输入与输出部分隔离,还可以同时输出几路不同的电压,有较好的电压调整率。
但其输出纹波电压较大,负载调整率较差,适用于相对固定的负载。
在单端反激式开关电源电路中,开关三极管承受的最大反峰值电压是线路工作电压峰值的2倍以上。
为了降低开关管的耐压,需要对集射电压进行限幅,因此常用的单端反激式开关电源有三种形式。
大功率:
桥式变换器
LED驱动器的特性:
1.直流控制
2.高效率
3.PWM调光
4.过压保护
5.负载断开(断电和PWM调光模式)
6.简便易用
7.小尺寸
LED与驱动器的匹配
白光LED正向电压范围通常为3.5---4V,典型工作电流15—20mA
3.2LED驱动器
1.电容降压式LED驱动器
一般正向电压为3—3.6V,典型电压为3.3C,电流为20mA,
2.采用SCR的电容降压驱动电路
3.具有滤波单元的电容驱动电路
4.简单的电容降压应用电路
2.DC/DC变换器
SORT:
电感开关式电压调节变换器
带电压调节的电荷泵式变换器
不带电压调节的电荷泵式变换器
开关稳压器利用无源磁性元件和电容元件的能量储存特性,从输入电压源中获取分离的能量,暂时的把能量以磁场的形式存储在电感器中,或以电场形式存储在电容中,然后将能量转到负载上,实现DC/DC变换
拓扑结构:
(1)非隔离开关变换器
1.降压变换器
2.升压变换器
3.你想变换器
4.Cuk变换器
(2)隔离开关变换器
1.逆向隔离变换器
2.正向隔离变换器
3.推挽隔离变换器
3.开关电源的控制方式
1.PWM变换器
2
4.典型DC/DC变换电路
降压式
声压式
单端正激变换器
单端反激变换器
双管正激变换器
双管反激变换器
半桥DC/DC变换器
全桥DC/DC变换器
LED典型驱动电路
1.驱动LED的降压开关电源
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