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使用降压结构完成LED驱动

本站为您提供的利用降压结构实现LED驱动,基于降压的结构可以与很多环路控制结构很好的匹配,刚好满足LED对电源的要求。

  依据降压的结构能够与许多环路操控结构很好的匹配,并且不必考虑稳定性的约束,滞回操控适合在开关频率改变比较快和输入规模比较小的情况下运用。这种特性刚好满意LED对电源的要求。

  跟着LED的广泛运用,在许多当地线性电源这种简略的结构现已不能满意需求。一般情况下,当用电阻的方法设定LED所需的正向电流的时分,这种简略的驱动方法能够接连的由电源向负载供给能量。

  因为LED的电流与电阻上的相同,所以电阻上发生的功耗会随输入电压的添加而添加。例如,一个用线性电源驱动的LED,功率为70%,用5V线性电源供给1A电流给一个典型的白光InGaNLED(VF=3.5V)。在相同的作业条件下,当输入电压上升到12V时,它的功率将会降到30%。在如此低功率的情况下是无法运用的。

  开关电源

  开关电源改进了因为输入改变使得功率改变比较大的问题。这种方法是经过操控占空比的方法来满意输出所需求的电压或电流。因为开关电源会发生脉冲式的电压和电流,所以这就需求用一些储能器材(电感或电容)对这些脉冲波形进行整形。

  和线性电源相反,开关电源能够经过不同的设置来完成电流或电压的降、升或许一起升降的功用。开关电源相同能够在宽的输入或输出规模下完成高功率。在前面的比如中,用一个降压型的开关电源替代线性电源后,当输入电压由5V变到12V后,电路的功率由95%变到98%。

  开关电源在功率和结构的灵活性上得到了很大的进步,但因为周期性的开关造成了噪声的添加,一起因为结构的杂乱使得电路的可靠性下降和本钱的上升。恒流型LED电路能够被简略的认为是一个恒流源。拓扑结构的挑选应该考虑最少的外部原件和最好的性能为规范,这样能够进步电路的稳定性和削减本钱。

  鉴于LED的动态调光特性好,在规划的时分要考虑使这种特性能够便利运用。走运的是,根本降压开关电路在完成这些特性的时分体现的十分好,所以LED驱动一般挑选降压型开关电源。

  恒流输出级

  


根本降压型电压调整器

 

  图1a:根本降压型电压调整器。

  开关调整器最常用的是电压调整器。图1a为一种根本恒压型降压调整器。降压操控器能够在输入电压改变的情况下,经过操控占空比或频率的改变使输出电压坚持稳定。输出所需的电压由下面的公式核算得到(Eq.1)

  



式1

 

  电感L用来设置电感电流纹波的峰-峰值ΔIpp的巨细,电容Co用来设置输出电压纹波和输出电压的负载瞬态呼应。在这种降压型逆变器中电感的均匀电流等于负载电流,因而咱们能够经过操控电感电流纹波的峰-峰值来操控负载电流。这样能够使电压源操控的方法转换成电流源操控的方法。

  


根本电流型降压调整器

 

  图1b:根本电流型降压调整器。

  图1b为一种根本电流型降压调整器。与恒压型类似,恒流型降压调整器能够在输入电压改变的情况下,经过操控占空比或频率的改变使输出电流IF坚持稳定。输出所需的电流由下面的公式核算得到(Eq.2):

  



式2

 

  在咱们设定好LED电流IF之后,咱们有必要精确的检测电感上的电流。从理论上来说,检测电感电流有许多方法,例如运用MOSFET的导通阻抗Rdson检测或许用电感的直流电阻检测。可是实际上这些检测方法在精度上不能满意LED电流设置的要求(高亮度LED的精度为5%-15%)。

  假如直接用电阻RFB来检测IF,这样在精度上就能够满意要求,可是在电阻上将会发生额定的功耗。下降反应电压VFB,在相同的检测电流IF(图.2)的情况下能够下降检测电阻的阻值,这样就能够使功耗降到最低。最新的LED驱动大多数供给的参阅电压(反应电压)在50-200毫伏之间。

  恒流降压调整器共同之处在于输出能够不需求电容。因为有接连的输出电流和不存在负载瞬态改变,这个调整器中输出电容的效果仅仅局限于电流滤波器。当咱们设置成没有电容的恒流型降压调整器时,此刻输出阻抗将大幅添加,而关于升压型来说,因为输出阻抗添加,为了满意输出电流稳定,输出电压也将会大幅添加。

  成果调光的速度和调光的规模都有了明显的进步。在运用过程中,从背光和机器视觉视点来说调光的规模是一种十分有价值的特性。

  在另一方面,因为输出电容缺乏,AC电流的纹波电路需求比较大的电感,以满意LED纹波的要求(正向电流ΔIF=±5到20%)。在相同的电流纹波时,大电感会添加面积和LED驱动的本钱。因而在恒流降压电路中,输出电容的运用要在本钱、面积和调光的速度、规模之间经行权衡。

  例如,用纹波电流驱动一个1A的白光LED(VF≈3.5V),ΔIF需求满意±5%规模内,输入电压12V,频率为500kHz,在电感电流起伏为1.1A时,只能答应运用50mH的电感。但是假如电感的纹波电流答应添加±30%,那么电感将会小于10mH。

  假如10mH和50mH电感在运用相同的资料和相同的额定电流的情况下,在本钱和体积方面,10mH大约仅仅50mH的一半。为了用10mH电感完成需求的ΔIF(±5%),输出电容需求依据LED的动态电阻rD和检测电阻RFB和在此开关频率下电容的阻抗来核算,能够运用下面的表达式(Eq.3)

  



式3

 

  



式4

 

  

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