一、LED驱动器通用要求
LED的摆放方法及LED光源的规范决议着根本的驱动器要求。LED 驱动器的首要功能便是在必定的作业条件规模下约束流过LED 的电流, 而不管输入及输出电压怎么改动。LED驱动器根本的作业电路示意图如图1所示,其间所谓的“阻隔”表明沟通线路电压与LED(即输入与输出)之间没有物理上的电气衔接,最常用的是选用变压器来电气阻隔,而“非阻隔”则没有选用高频变压器来电气阻隔。
值得一提的是,在LED照明规划中,AC-DC 电源转化与恒流驱动这两部分电路能够选用不同装备:
(1)整体式(integral)装备,即两者交融在一起,均坐落照明灯具内,这种装备的优势包含优化能效及简化装置等;
(2)分布式(distributed)装备,即两者独自存在,这种装备简化安全考虑,并添加灵活性。
二、怎么挑选LED驱动方法
现在在市场上典型的LED驱动器包含两类,即线性驱动器和开关驱动器;大约的适用规模见图2.如电流大于500mA的大电流运用选用开关稳压器,由于线性驱动器限于自身结构原因,无法供给这样大的电流;而在电流低于200mA的低电流运用中,一般选用线性稳压器或别离稳压器;而在200至500mA的中等电流应 用中,既能够选用线性稳压器,也能够选用开关稳压器。
开关稳压器的能效高,且供给极佳的亮度操控。线性稳压器结构比较简略,易于规划,供给稳流及过流维护,且没有电磁兼容性(EMC)问题。
在低电流LED运用中,电阻型驱动器尽管本钱较低且结构简略,但这种驱动器在低电压条件下,正向电流较低,会导致LED亮度缺乏,且在负载突降等瞬态条件下,LED或许受损;而且电阻是耗能元件,整个计划的能效较低,见图3。
例如在选用DC-DC电源的LED照明运用中,能够选用的LED驱动方法有电阻型、线性稳压器及开关稳压器等,根本的运用示意图见图4。
电阻型驱动方法中,调整与LED 串联的电流检测电阻即可操控LED 的正向电流,这种驱动方法易于规划、本钱低,且没有电磁兼容(EMC)问题,下风是依赖于电压、需求挑选(binning) LED,且能效较低。
线性稳压器相同易于规划且没有EMC 问题,还支撑电流稳流及过流维护(fold back),且供给外部电流设定点,缺乏在于功率耗散问题,及输入电压要一直高于正向电压,且能效不高。开关稳压器通过PWM 操控模块不断操控开关(FET)的开和关,从而操控电流的活动。
开关稳压用具有更高的能效,与电压无关,且能操控亮度,缺乏则是本钱相对较高,复杂度也更高,且存在电磁搅扰(EMI)问题。LEDDC-DC 开关稳压器常见的拓扑结构包含降压(Buck)、升压(Boost)、降压-升压(Buck-Boost)或单端初级电感转化器(SEPIC)等不同类型。
其间,一切作业条件下最低输入电压都大于LED 串最大电压时选用降压结构,如选用24 Vdc 驱动6 颗串联的LED;与之相反,一切作业条件下最大输入电压都小于最低输出电压时选用升压结构,如选用12 Vdc 驱动 6 颗串联的LED;而输入电压与输出电压规模有交迭时能够选用降压-升压或SEP%&&&&&% 结构,如选用12 Vdc 或12 Vac 驱动 4 颗串联的LED,但这种结构的本钱及能效最不抱负。
三、LED驱动器规范
LED 驱动器自身也在不断演进, 着重于进一步提高能效、 添加功能及功率密度。 美国“动力之星”的固态照明规范提出的是照明用具级的能效约束,触及包含功率因数在内的特定产品要求。而欧盟的IEC 61347-2-13 (5/2006)规范针对选用直流或沟通供电的LED模块的要求包含:
最大安全特低电压(SELV)作业输出电压≤25 Vrms (35.3 Vdc)
不同毛病条件下“恰当”/安全的作业
毛病时不冒烟或易燃
此外,ANSI C82.xxx LED 驱动器规范仍在拟定之中。而在安全性方面,需求遵照UL、CSA 等规范,如UL1310 (Class 2)、UL 60950、UL1012.此外,LED 照明规划还触及到产品寿数周期及牢靠性问题。
四、LED驱动规划5大技巧方法
1、芯片发热
这首要针对内置电源调制器的高压驱动芯片。假设芯片耗费的电流为2mA,300V的电压加在芯片上面,芯片的功耗为0.6W,当然会引起芯片的发热。驱动芯片的最大电流来自于驱动功率mos管的耗费,简略的核算公式为I=cvf(考虑充电的电阻效益,实践I=2cvf,其间c为功率MOS管的 cgs电容,v为功率管导通时的gate电压,所以为了下降芯片的功耗,有必要想办法下降c、v和f.假如c、v和f不能改动,那么请想办法将芯片的功耗分到芯片外的器材,留意不要引进额定的功耗。再简略一点,便是考虑更好的散热吧。
2、功率管发热
功率管的功耗分红两部分,开关损耗和导通损耗。要留意,大多数场合特别是LED市电驱动运用,开关危害要远大于导通损耗。开关损耗与功率管的cgd和cgs以及芯片的驱动才能和作业频率有关,所以要处理功率管的发热能够从以下几个方面处理:
A、不能片面依据导通电阻巨细来挑选MOS功率管,由于内阻越小,cgs和cgd电容越大。如1N60的cgs为250pF左右,2N60的cgs为350pF左右,5N60的cgs为1200pF左右,不同太大了,挑选功率管时,够用就能够了。
B、剩余的便是频率和芯片驱动才能了,这儿只谈频率的影响。频率与导通损耗也成正比,所以功率管发热时,首先要想想是不是频率挑选的有点高。想办法下降频率吧!不过要留意,当频率下降时,为了得到相同的负载才能,峰值电流必定要变大或许电感也变大,这都有或许导致电感进入饱满区域。假如电感饱满电流够大,能够考虑将CCM(接连电流形式)改动成DCM(非接连电流形式),这样就需求添加一个负载%&&&&&%了。
3、作业频率降频
这个也是用户在调试过程中比较常见的现象,降频首要由两个方面导致。输入电压和负载电压的份额小、体系搅扰大。关于前者,留意不要将负载电压设置的太高,尽管负载电压高,功率会高点。
关于后者,能够测验以下几个方面:
a、将最小电流设置的再小点;
b、布线洁净点,特别是sense这个要害途径;
c、将电感挑选的小点或许选用闭合磁路的电感;
d、加RC低通滤波吧,这个影响有点欠好,C的一致性欠好,误差有点大,不过关于照明来说应该够了。不管怎么降频没有优点,只需害处,所以必定要处理。
4、电感或许变压器的挑选
许多用户反响,相同的驱动电路,用a出产的电感没有问题,用b出产的电感电流就变小了。遇到这种状况,要看看电感电流波形。有的工程师没有留意到这个现象,直接调理sense电阻或许作业频率到达需求的电流,这样做或许会严重影响LED的运用寿数。所以说,在规划前,合理的核算是有必要的,假如理论核算的参数和调试参数差的有点远,要考虑是否降频和变压器是否饱满。变压器饱满时,L会变小,导致传输delay引起的峰值电流增量急剧上升,那么LED的峰值电流也跟着添加。在均匀电流不变的前提下,只能看着光衰了。
5、LED电流巨细
咱们都知道LED ripple过大的话,LED寿数会受到影响。关于LED ripple过高影响有多大,一些LED厂表明30%以内都能够承受,不过后来没有通过验证。主张仍是尽量操控小点。假如散热处理的欠好的话,LED必定要降额运用。也期望有专家能给个详细目标,要不然影响LED 的推行。
针对本文,信任你会觉得 LED驱动规划并不难,必定要做到心中有数,只需做到调试前核算,调试时丈量,调试后老化,信任咱们都能够轻松搞LED了。