为操控亮度,发光二极管(LED)需求恒定电流。把一只电阻器与一组LED串联即可完成此点。由于一组LED的电压和供电电压都或许发生改动,因而有必要运用专用的LED驱动保证电流的精准。以下两种计划运用广泛:线性恒流LED驱动器和步进降压开关式转化器,它们均有各自的优势和下风。
线性驱动是简略的计划,所需元件很少且根本无噪音。可是,其耗散的热量和供电电压与LED正向电压之差成正比。为防止过热,其封装或许需求在PCB上额定区分一个散热区,这就添加了所需PCB的本钱和数量,一起也添加了驱动IC因热关断,然后封闭LED的危险。
图1 LM393比较器监测LED串的低侧电压,并使能降压稳压器(CAT4201)或线性稳压器(CAT4101)。
假如此驱动被置于LED旁,额定的热量会使LED以更高的温度运转,然后削减其寿数。降压(或buck)转化器功率高,发生的热量很少,可是开关式计划需求一只电感和一个肖特基二极管。这个计划也会发生噪音,尤其是当供给电压快降至LED正向电压时。在轿车使用中,射频搅扰(RFI)是一个重要的考虑要素。主张在开头式转化器前面置放EMI/RFI滤波器,以阻挠高频转化发生的噪音回来电源,由于它有或许搅扰到AM/FM波段收音机等设备。
在降压变换器功能不良,竭尽余量时,线性驱动器的运转则是最佳的。为防止下风,发挥两种计划的优势,能够采纳将线性与降压相结合的计划,在保证功率的一起将转化噪音降至最低。
抱负状况下,电池电压的动摇起伏很大。如轿车使用场景下(8v至17v),线性/降压驱动器能供给所需的较低噪音运转环境和较高的功率。当使用电压升至限值以上时,LED驱动器则转化为降压形式,然后防止线性驱动器过热。
本文中的电路可独自挑选每个LED驱动器在开关形式和线性形式之间切换时的可调电压阈值,并有额定迟滞以保证转化顺利进行。图1显现的原理图采用了安森美半导体公司的CAT4201 350-mA降压驱动器,以及CAT4101 1A恒流LED驱动器,图中也显现了逻辑比较器。较常见的降压结构有一个高侧开关和一个低侧二极管,CAT4201则不同,它互换了这些器材。
与典型的降压开关器相同,当开关接通时,流经感应器L和LED的电流会添加,直至到达峰值,即:LED均匀电流的两倍。之后开关封闭。已充电的电感会迫使电流持续流经肖特基二极管D1及LED,直到其值变为零。然后该循环又开端重复。这一开关式运转被称为临界导通形式。
R1/R2电阻分压器发生出相当于负极电压几分之一的V+.假如比较器(LM393)的输入电压高于固定的基准电压值2.5V,则输出为高;OUT为低,禁用线性驱动器而使能降压转化器。假如V+低于基准电压,则比较器输出为低,使能线性驱动器而禁用降压转化器。反应电阻器R5添加了0.6V的迟滞,即一旦负极电压超越3.6V,降压转化器就会起动;当负极电压降至3V以下时,线性驱动器则会接手。留意,假如LM393的另一半没有用于其它LED电源,更好的规划办法是将LM393上一切未用的输入和输出引线都接地。
图2显现了单用降压转化器,以及线性/降压驱动器合用时的LED电流调理状况。与单用降压转化器比较,线性/降压驱动器可将LED电流调理扩展至低于8V的电源电压,即便电池电压持续下降,它也能使LED坚持点亮。电源电压低于11V时,仅用降压转化器会丢失其精度,并发生回到电源的更多开关纹波电流。EMI滤波器更难以按捺较低频率下的纹波电流。另一方面,在相同的供电电压规模内,线性驱动器则供给了更高的调理和无噪音运转环境。
虽然添加了元件数,但关于要求低噪音功能与扩展电源区间的使用,线性/降压联合计划仍是有价值的。能够设置线性到降压的过渡电压值,以取得最佳散热功能。
图2 与仅用降压转化器比较,线性/降压电流阱可将电流的调理规模扩展至更低的电源电压(8V以下),并下降低电量状况下的EMI.因而,LED在电池电压低的状况下也可坚持点亮。