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正确挑选LED恒流源周边元器件

在设计LED恒流源时为保持严格的滞环电流控制,电感必须足够大,保证在HO,ON期间,能向负载供应能量,避免负载电流显著下降,导致平均电流跌到期望值以下。首先,我们来看一下电感的影响,假设没有输出电容(

在规划LED恒流源时为坚持严厉的滞环电流操控,电感有必要满足大,保证在HO,ON期间,能向负载供给能量,防止负载电流显着下降,导致均匀电流跌到期望值以下。

  首要,咱们来看一下电感的影响,假定没有输出电容(COUT)的存在,这样负载电流和电感电流彻底一致,能更清楚地阐明电感的影响。下图给出了在输入电压的改动规模内,电感值对频率的影响。能够看出,输入电压对频率的影响很大,电感值在输入低电压时对下降频率有很大影响。(注:纷歧定是和参阅图彻底相同,在此仅仅阐明问题)

  上图是不同电感值下的频率响应。下图阐明晰电感减小时,在输入电压的改动规模内,负载电流的改动显着增大

  下图给出了频率根据不同的输出电压和不同的电感值的改动曲线

  下图,阐明晰电感减小时,在输出电压的改动规模内,负载电流的动摇显着增大

  LED的驱动电路产生人耳听得见的噪声(audiblenoise,或许microphonicnoise)。一般白光LED驱动器都归于开关电源器材(buck、boost、chargepump等),其开关频率都在1MHz左右,因而在驱动器的典型运用中是不会产生人耳听得见的噪声。可是当驱动器进行开关调理的时分,假如PWM信号的频率正好落在200Hz到20kHz之间,白光LED驱动器周围的电感和输出电容就会产生人耳听得见的噪声。所以规划时要防止运用20kHz以下低频段。

  咱们都知道,一个低频的开关信号作用于一般的绕线电感(wirewindingcoil),会使得电感中的线圈之间相互产生机械振动,该机械振动的频率正好落在上述频率,电感宣布的噪音就能够被人耳听见。电感产生了一部分噪声,另一部分来自输出电容

  挑选电感感值巨细在参阅规划规模左右最多的是您的经验值,适宜的挑选感值首要需求考虑的条件是线路作业在适宜的频率规模、适宜的开关频率削减MOS开关次数,削减mos发热量、防止与同PCB线路同频搅扰;挑选适宜的电感内阻,内阻是电感发热的首要因数,然后进步线路功率;挑选适宜的电流值,有时体积和本钱是约束首要因数,可是仍是要大于峰值电流的2倍(一般在65%),就算在板级空间十分宝贵的情况下也要保证30%预留空间余量,这样能够有用的减小内阻,减小发热量;质量欠好、绕制松懈电感器材也会有噪声;未屏蔽的电感在金属外壳装置时会产生线路震动频率改动,然后产生噪声,这时需求将电感屏蔽;别的,当被屏蔽搅扰信号的波长正好与金属机壳的某个尺度挨近的时分,金属机壳很简单会变成一个大谐振腔,即:电磁波会在金属机壳内来回反射,并会产生相互迭加。

  为了取得最佳的功率,应选用铁氧体磁芯电感器。应挑选一个能够在不引起饱满的情况下处理有必要的峰值电流的电感器,保证该电感铜线低的DCR(铜线电阻)。以便减小I2R功耗。牢记电感铜线绝缘层耐不了160度或长期高温温度环境,SMT有时也会有影响,会使得电感感值产生严峻改动,要细心了解供给商产品温度忍受极限要求。

  EMC电感挑选:

  EMC电感用在输入和输出过滤器能够用来削减传导搅扰,用于低于EMC规范的约束规划。一切的电感器都需求铁粉磁心而非铁氧体。在它饱满前,能够处理更大电流,需求根据负载挑选适宜的电流值。

  制造滤波电感,选用何种磁心资料,除了有必要留意防止磁心饱满问题外,还有必要考虑到磁心的恒磁导特性。需求指出,有些规划人员往往只留意电感量的方针,挑选磁导率高的资料,以削减线圈的匝数,而关于电感额外电流较大时,电感量是否削减,削减到什么程度,会不会到达饱满,考虑较小。这是应该留意防止的。

  由于铁粉心具有饱满磁通密度高,恒磁导特性好,价格便宜,而得到了广泛运用。

  输出电容器材挑选:

  输出可一起运用输出电容以到达方针频率和电流的准确操控。电容能在整个输入电压规模内减小频率,一个小的4.7μF的电容就能显着减小频率。电流的调整也能由于电容值的添加而得到改进。从下面图片能够很简单看到,图上存在一个拐点,再添加电容值,对操作频率和输出电流的调整影响不大。

  添加输出电容(COUT),从本质上来说,是添加了输出级所能贮存的能量,也就意味着能供给电流的时刻加长了。因而经过减慢负载的di/dt瞬变,频率显着减小。有了输出电容(COUT)之后,电感的电流将不再和负载上看到的电流坚持一致。电感电流仍将是完美的三角形的形状,负载电流有相同的趋势,只不过一切尖利的角落都变得圆滑了,一切的峰值显着减小,如下图所示。

  运用规划在输出端上选用低ESR(等效串联电阻)陶瓷电容器,以最大极限的减小输出波纹。选用X5R或X7R型资料电介质,这是与其它电介质比较,这些资料能在较宽的电压和温度规模内坚持其容量不变。关于大多数高的电流规划,选用一个4.7至10uF输出电容就满足了。具有较低输出电流的转换器只需求选用一个1至2.2uF的输出电容器。

  输入电容器的挑选:

  一般在驱动IC输入设置一颗电容,首要是处理线路开关频率对供电部分的EMI问题。有时我们会误认为是电源滤波而设置,现实并非这样。因其整流二极管广泛运用,价格变得十分低价而安稳,集成到IC内部没有本钱优势,所以大多将整流滤波部分不予全体考虑。

  假如选用电解电容供给了附加的旁路或输入电源阻抗很低,则选用一颗较小的价格低的Y5V电容器也会有很好的作用。一般恒流器材会有十分快的上升和下降时刻的脉冲从输入电源吸收电流。输入电容器未了减小输入端的组成电压纹波,并强制该开关电流进入一个紧密的本机环路,然后最大极限的减低EMI。输入电容在开关频率条件下有必要具有低阻抗,以高效的完结这项作业,并且,它有必要具有一个满足的额外纹波电流。一般纹波电流不会大于负载电流的1/2倍。  陶瓷电容器小尺度和低阻抗(低的等效串联电阻或ESR)特征而成为优选计划。低的ESR产生了十分低的电压纹波,与数值相同的其它电容器类型比较,陶瓷电容器能够处理更大的波纹电流。应选用X5R或X7R型介质陶瓷电容器。能够选用参阅值多于1/3容值的电解电容器替代,可是体积和寿数等因数并不是很适宜与LED匹配。钽%&&&&&%会因浪涌电流过大易呈现毛病,也不主张在此运用。

  肖特基二极管挑选:

  一般开关转换型LED恒流驱动%&&&&&%在mos管关断期间传到电流,所挑选二极管反向耐压要针对线路最高输出电压脉冲值来确认,要大于这个值。二极管的正向电流不用与开关电流限值持平。流经二极管的均匀电流是If是开关占空比的一个函数,因而应挑选一个正向电流IF=I*(1-D)的二极管。一般二极管在功率开关断开时传到电流占空比一般小于50%,挑选电流值与驱动电流持平即可。假如需求选用PWM调理灰度,则需求考虑PWM低电平期间来自输出的二极管走漏(有气在热门上),这一点或许也很重要。

  升压型转换器中的输出二极管在开关管关断期间流过电流,二极管要接受反向电压等于稳压器输出电压。正常的作业电流等于负载电流,峰值电流等于电感峰值电流。

  Id(二极管电流)=Il(电感电流)=(1+X/2)*Iout(最大电流)/1-Dmax

  二极管耗费功率为:

  Pd=Iout(最大)*Vd

  坚持较短的二极管引线长度并遵从正确的开关节点布局,避免振铃过大和功耗增大。耐压不是越高越好,是要适宜,高耐压肖特基二极管Vf值也会高些,功耗会大,价格也会高。相对耐压大电流的类型Vf值会低些,本钱也会稍有添加,没有本钱压力能够考虑。

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