電路圖天天讀（1）：幾種LED驅(qū)動電路設(shè)計組合分析

　　LED 驅(qū)動電路除了要滿足安全要求外，另外的基本功能應(yīng)有兩個方面，一是盡可能保持恒流特性，尤其在電源電壓發(fā)生±15％的變動時，仍應(yīng)能保持輸出電流在±10％的范圍內(nèi)變動。二是驅(qū)動電路應(yīng)保持較低的自身功耗，這樣才能使LED 的系統(tǒng)效率保持在較高水平。

　　傳統(tǒng)的低效率LED驅(qū)動電路：

　　圖1

　　圖1 是傳統(tǒng)的低效率電路，電網(wǎng)電源通過降壓變壓器降壓；橋式整流濾波后，通過電阻限流來使3 個LED 穩(wěn)定工作，這種電路的致命缺點是：電阻R 的存在是必須的，R 上的有功損耗直接影響了系統(tǒng)的效率，當(dāng)R 分壓較小時，R 的壓降占總輸出電壓的40％，輸出電路在R 上的有功損耗已經(jīng)占40％，再加上變壓器損耗，系統(tǒng)效率小于50％。當(dāng)電源電壓在±10％的范圍內(nèi)變動時，流過LED 的電流變化將≥25％，LED 上的功率變化將達到30％。當(dāng)R 分壓較大時，在電源電壓在±10％的范圍內(nèi)變動時，雖說能使輸出到LED 的功率變化減少，但系統(tǒng)效率將更低。

　　圖2

　　圖2是在圖1 的基礎(chǔ)上加了一個集成穩(wěn)壓元件MC7809，使輸出端的電壓基本穩(wěn)定在9V，限流電阻R 可用得很小也不會因為電源電壓的不穩(wěn)定造成LED 的超載。但是此電路除了保證LED 的基本恒定輸出外，效率還是很低的。因為MC7809 和R1 上的壓降仍占很大比例，其效率僅為40％左右。

　　上述這類電路的應(yīng)用，系統(tǒng)總的每瓦輸出流明僅為20lm/W～25lm/W，是根本不能稱為節(jié)能的照明產(chǎn)品的。為了達到既能使LED 穩(wěn)定工作，又能保持高的效率，應(yīng)采用低功耗的限流元件和電路來使系統(tǒng)效率提高。

　　圖3

　　圖3 是采用集成恒流源NUD4001 的LED 驅(qū)動電路，這一電路的顯著特點是當(dāng)電源電壓在±15％的范圍內(nèi)變動時，輸出波動≤1％，可稱為恒功率驅(qū)動電路，另外這一IC 電路可在很低的串聯(lián)分壓下工作（即1 腳與輸出的各引腳之間的電壓在≥2.8V 時尚能工作），所以可保證在幾乎恒功率輸出的情況下，保持1 腳與輸出引腳之間的電壓在2.8V 左右就能使系統(tǒng)效率達70％左右。這一IC 電路的輸入電源可采用工頻交流，但最好采用鹵鎢燈電子變壓器作為前級，這樣能保證諧波和電源端子干擾都符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。當(dāng)電子變壓器內(nèi)部實現(xiàn)Ⅱ類電器的隔離絕緣輸出時，圖3 電路可用于Ⅱ類燈具中，并且輸出端可以做成可觸及式。

　　圖4

　　電路是直接采用電容作為限流元件，在此電路中，由于電容上的分壓幾乎達到了全部電源電壓，所以具有良好的限流特性，當(dāng)電源電壓在±10％波動時，輸出電流也在≤±10％內(nèi)波動，只要在設(shè)計中把LED 的額定值留有一定的裕量，就能保證在電源電壓波動時LED 仍處于良好的工作狀態(tài)。由于電容的介質(zhì)損耗極小，所以電路的損耗很小，電阻R 的作用是在斷電時，保證電容上的電壓能及時放掉，其阻值可≥3MΩ，每組串聯(lián)的LED 中，可加有一個IN4007 二極管，當(dāng)兩組串聯(lián)的LED 有一個內(nèi)部開路時，另一組有可能被反向電壓擊穿，如串入一個IN4007 二極管，則可保護剩余的LED 不損壞，當(dāng)然IN4007 的加入也使效率略有下降，（當(dāng)輸出電流30mA 時，IN4007 上的功耗約0.02W）。對于一體化小夜燈，可省略IN4007，此時這一驅(qū)動電路效率≥90％。用此驅(qū)動電路做成的LED 小夜燈，效率高于采用氣體放電光源的小夜燈，并且使用壽命遠大于采用其它光源的小夜燈。此電路在30 個LED 串聯(lián)時還能穩(wěn)定工作。但是此電路輸出的光具有一定的頻閃（在50Hz 時有100Hz 的頻閃），不適用于運動物的照明場合，并且使用時LED 應(yīng)做成不可觸及，否則將影響安全。