跟着LED 的迅速发展。现在白光LED 光源比较的传统光源具有寿命长、固体照明不易损坏、高光效、无汞环保、抗震等长处,未来将成为第三代光源,将带来照明范畴的又一次革新。将LED 运用到照明范畴,需求合适LED 的驱动电源,文中运用PWM 开关操控方法规划完结了一种白光LED 的大功率驱动电路。
1 LED 电气特性和驱动要求
1. 1 LED 的电学特性
白光LED 的I – V 特性与一般二极管相似,仅仅敞开电压不同,不同资料制备的LED 敞开电压一般在1. 5 ~ 3. 0 V 之间。处于正向作业区时,作业电流IF与外加电压呈指数联系:
式中,IS为反向饱和电流; VF为二极管两头的外加电压; q 为电子电荷; k 为波尔兹曼常数; T 为热力学温度。LED 可长时间安稳作业时的直流电流,称为额外作业电流,此刻LED 压降称为额外电压。1 W 的白光LED,其额外作业电流350 mA,额外电压3. 3 V。答应加在LED 两头正向电压与流经LED 电流之积的最大值为其极限功耗,当实践功耗超越该值时,LED 发光特性变差,严峻时会使LED 发生结构损坏。
1. 2 LED 驱动要求
由LED 的I – V 特性可知,当加在LED 两头的电压稍有动摇,都会引起电流的剧烈改变,此刻很简略使电流过大,输入功率超越其极限功耗,然后对LED形成不行康复的损坏。当LED 作业电流值不一起,其发光强度也不同,若选用恒压驱动,则LED 阵列应选用并联方法衔接,可是因为LED 个别之间的参数差错,会导致各支路的电流不同,致使阵列发光强度不均匀,因而LED 的驱动电路一般挑选恒流驱动形式,相应的LED 阵列亦选用串联方法衔接,驱动电流一般设为LED 额外电流的70% ~ 85%,以维护LED,到达延伸运用寿命的意图,一起也使每个LED的发光强度均匀共同。
LED 驱动电路规划中,需求考虑以下几个根本目标:
(1) 进步驱动电路的转化功率,减小电路中的功耗。
( 2) 进步电路的可靠性,可以耐高压,具有过流检测功用。
( 3) 电路尽量精简,有较小的电路体积和较低的制形本钱。
2 PWM 方法开关电路规划
2. 1 PWM 原理
PWM 即脉冲宽度调制,运用脉冲操控开关电路的开关时间,可以操控电路输出的均匀电压或电流然后到达操控电路的输出功率。PWM 开关稳压或恒流的根本作业原理是在输入电压、体系参数及外接负载发生改变的情况下,在固定作业频率下操控电路经过被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。因为操控器材功耗小,作业在开关状况中的电路功率高,所以电源功率一般可以做到80% ~90% 。该类电路都有完善的维护措施,属高可靠性电源。PWM 开关电路由4 部分组成,即输入整流滤波、PWM 操控、开关器材和输出滤波。依据PWM 方法开关电路规划的LED 驱动电路框图如图1 所示。
图1 PWM 方法开关电路规划的LED 驱动电路框图
常见PWM 开关操控信号发生部分大都完结了集成化,愈加精简PWM 开关电源的规划,下面介绍运用芯片HV9910B 规划适用于大功率LED 的典型PWM方法开关驱动电路。
2. 2 电路规划
HV9910B 是一种通用LED 驱动操控器,它的适应性强,即可运用世界通用的市电供电,也可以用蓄电池或许太阳能供电,并且可以承受规模较宽的输入电压。输出的恒流驱动电流规模极宽,从几十mA 到1 A以上。运用HV9910B 建立的驱动器运用器材较少,电路简略,生产本钱也会下降。由HV9910B 规划的LED 恒流驱动电路如图2 所示,输入为AC 220 V 的市电,负载为10 只功率为1 W 的LED 串联组成阵列。
图2 根据芯片HV9910B 操控的LED 驱动电路
电路输入级由全波整流桥和一个滤波电容组成,完结对交流电的整流滤波。操控级由HV9910B 芯片建立,经输入级滤波后的电压输入到芯片的Vin,作为电路的输入电压VI,其峰值是310 V,均值为190 V.VDD、LD、PWMD 端经过电容器接GND 端,以坚持相应引脚的片内电压。由GATE 端输出频率必定的方波脉冲信号作为开关信号操控开关管,其频率由RT端所接的电阻设定,脉冲宽度由CS 端采样电阻RCS反应的LED 电流信号操控。电感L1在电路中起着至关重要的效果,为驱动电路供给滤波和储能以及续流供电,以坚持负载中电流的均衡性,康复二极管完结构建续流通路的效果。在开关信号注册半周内,由前级滤波后的电势向LED 负载直接供电,并给L1充电; 在开关信号关断半周内,由充溢能量的L1给快康复二极管、LED 组成的回路供能,完结在一个周期内完结对LED 的继续驱动。