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LED驅動器特性分析

星之球激光 來源:華強電子網2012-03-20 我要評論(0 )   

基於(yu) 電壓-電流的變化率特性,LED驅動器需要一個(ge) 符合要求的設計,所以了解它們(men) 的特性和基於(yu) 特定應用選擇適當的 驅動電路 是至關(guan) 重要的。這樣專(zhuan) 用的驅動電路才能為(wei) 這些LE...

 基於(yu) 電壓-電流的變化率特性,LED驅動器需要一個(ge) 符合要求的設計,所以了解它們(men) 的特性和基於(yu) 特定應用選擇適當的驅動電路是至關(guan) 重要的。這樣專(zhuan) 用的驅動電路才能為(wei) 這些LED提供額定的電壓和電流,為(wei) 它們(men) 正常工作創造一個(ge) 良好的條件。


 

  要達到發光的目的,LED需要一個(ge) 正向電壓來讓電流流動。因此LED驅動器要為(wei) LED提供正向偏壓以便使其發光。LED的發光等級或亮度通常與(yu) 正向電流的大小成正比。另外,通過LED的電流不應該超過設備規定的額定電流,否則可能造成永久傷(shang) 害。因而恒定電流驅動電路是將電流控製在驅動LED的正確水平的理想方案。換句話說,LED驅動電路就是一種提供恒定電流而非恒定電壓的電源轉換電路。LED驅動電路最少應該包含一個(ge) 電壓檢測電路和一個(ge) 電流開關(guan) 電路。


 

  當電壓檢測電路探測到電源的不同電壓等級時,會(hui) 向電流開光電路發送一個(ge) 信號,然後電流開關(guan) 電路被自動激活,使用預先確定的電流值來對LED的電氣設置進行重新調整,從(cong) 而有效點亮盡可能多的LED。


 

  線性驅動器


 

  線性穩壓器通過在穩壓器輸出端和接地節點之間連接一個(ge) 電流采樣電阻,可以提供一個(ge) 產(chan) 生恒定電流的簡單方法。該穩壓器的恒定輸出電壓通過反饋電阻來產(chan) 生恒定電流。電源參考電壓和電流采樣電阻決(jue) 定了LED的電流。線性穩壓器通常用於(yu) 驅動低功率LED,比如像PDA這樣的便攜式設備的背光燈。這些LED的典型電流值在15 mA到25 mA之間,Vf在3.0 V到3.4V之間。如果線性驅動器用於(yu) 為(wei) 多個(ge) LED供電,則這些LED應該串聯,以確保通過所有LED的電流相同,從(cong) 而使發光量大致相等。


 

  線性驅動器的優(you) 點是方案的成本和電磁幹擾較低,因為(wei) 線性穩壓器隻需要在驅動IC周圍放置幾個(ge) 電阻,並不會(hui) 使用開關(guan) 元件。由於(yu) 線性驅動器需要輸出很高的電壓以便提供LED電流,因此這種方案的缺點是效率較低,即LED電壓與(yu) 電源電壓的比值較低。線性穩壓器的主要局限性是電源電壓總是高於(yu) LED電壓,因而線性電壓源無法提高輸出電壓,而隻能將電壓降低到一定的程度。這種低效率會(hui) 造成發熱問題。


 

  開關(guan) 驅動器


 

  對於(yu) 較寬輸入範圍的高電流應用來說,諸如上麵所提到的簡單驅動器方案會(hui) 產(chan) 生較高的發熱量和較低的效率。而具有恒定電流輸出的開關(guan) 驅動器則是驅動大功率LED的首選。該驅動器通常用於(yu) 對串聯的電感和LED負載或並聯的電容和LED上的供電電壓進行開關(guan) 控製。該電感或電容則用於(yu) 當開關(guan) 開啟時保存電能;然後在開關(guan) 關(guan) 閉是為(wei) LED提供電流。與(yu) 線性驅動器不同,開關(guan) 驅動器可以配置實現電壓遞減(buck),遞增(boost)或兩(liang) 者共存的功能。因此很明顯開關(guan) 驅動器允許LED在較寬的輸入電壓範圍上工作。除了具有恒定發光量的電流調整功能,它們(men) 還能將電能損失降到最低。毋庸置疑的是開關(guan) 穩壓器比線性穩壓器更有效率。然而與(yu) 線性穩壓器相比,開關(guan) 驅動器成本更高並且需要針對EMI問題進行謹慎的設計。為(wei) 了通過適當的方式來驅動LED,需要找到一個(ge) 最令人滿意的性能價(jia) 格比。


 

  PWM調光


 

  許多LED應用都需要調光功能,比如LED背光或建築照明調光。通過調整LED的亮度和對比度可以實現調光功能。簡單的降低器件的電流也許能夠對LED發光進行調整。但是讓LED在低於(yu) 額定電流的情況下工作會(hui) 造成許多不良後果,比如色差問題。


 

  取代簡單電流調整的方法是在LED驅動器中集成脈寬調製(PWM)控製器。PWM的信號並不直接用於(yu) 控製LED,而是控製一個(ge) 開關(guan) ,例如一個(ge) MOSFET,以向LED提供所需的電流。PWM控製器通常在一個(ge) 固定頻率上工作並且對脈寬進行調整,以匹配所需的占空比。當前大多數LED芯片都使用PWM來控製LED發光。為(wei) 了確保人們(men) 不會(hui) 感到明顯的閃爍,PWM脈衝(chong) 的頻率必須大於(yu) 100 Hz。


 

  PWM控製的主要優(you) 點是通過PWM的調光電流更加精確,這樣就最大程度的降低了LED發光時的色差。


 

  LED驅動器的其他特性


 

  由於(yu) 能夠發出比傳(chuan) 統照明光源更多的光,高亮度LED在許多照明應用中占領了一席之地。但是這些LED會(hui) 產(chan) 生比傳(chuan) 統LED更多的熱量。因此,LED驅動器需要過熱保護功能以避免在持續工作中被發出的熱量所損壞。


 

  用一個(ge) 熱敏電阻可以實現一個(ge) 過熱保護電路,用於(yu) 當溫度達到預設值時切斷LED的電源。除了過熱保護,還有其他的安全問題需要考慮,例如短路保護和斷路保護。

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