用于電源應(yīng)用的LED驅(qū)動(dòng)器

LED 是具有非線性電氣特性的器件。如果對(duì) LED 施加低電壓，則它不會(huì)導(dǎo)通。通過增加電壓，達(dá)到一個(gè)閾值，高于該閾值，器件通過發(fā)光和吸收大量電流立即進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。但是，如果進(jìn)一步增加電壓，LED 會(huì)在短時(shí)間內(nèi)過熱并燒壞。因此，為了確保正確和持久的操作，LED 必須在將導(dǎo)通狀態(tài)與阻斷狀態(tài)分開的窄電壓帶中工作(圖 1)。

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圖 1：電源 LED 的工作電壓范圍(紅色)

問題是工作電壓范圍不是恒定的;相反，它根據(jù)溫度甚至設(shè)備的使用年限因 LED 而異。功率 LED 的正向電壓 (VF) 可變性最高可達(dá) 20%。因此，考慮到提供給 LED 的大約 60% 的能量以熱量的形式消散，熱管理是功率 LED 的一個(gè)重要因素。

為了解決與 VF 可變性相關(guān)的問題，可以用恒定電流而不是恒定電壓驅(qū)動(dòng) LED。驅(qū)動(dòng)電路自動(dòng)調(diào)整輸出電壓以在所有條件下保持恒定電流。該電路適用于單個(gè) LED 和串聯(lián)連接的 LED 燈條，確保所有 LED 具有相同的亮度，即使每個(gè) LED 的 VF 不同。由于 LED 不會(huì)過驅(qū)動(dòng)，因此該電路可確保相同的最佳持續(xù)時(shí)間。如果一個(gè) LED 發(fā)生短路故障，其余 LED 將繼續(xù)正常工作。

最簡單的恒流驅(qū)動(dòng)器由恒壓發(fā)生器組成，通過電阻為 LED 供電。這種解決方案雖然經(jīng)濟(jì)，但不能提供準(zhǔn)確的電流調(diào)節(jié)并且會(huì)散發(fā)大量熱量。此外，如果一個(gè)LED短路失敗，電阻就會(huì)過載，在短時(shí)間內(nèi)燒壞。

另一種常見的恒流驅(qū)動(dòng)器是線性電流調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器中的反饋電路將電流保持在非常窄的范圍內(nèi)。多余的功率必須通過特殊的散熱器消散。由于耗散高，這些電路的效率不是很高。

最好的恒流驅(qū)動(dòng)器是開關(guān)穩(wěn)壓器。這是一種更昂貴的解決方案，但調(diào)節(jié)精度(高達(dá) ±3%)和效率(高達(dá) 96%)都與成本/性能相關(guān)。此外，DC/DC 開關(guān)穩(wěn)壓器具有寬范圍的輸入和輸出電壓，允許連接不同長度的 LED 燈條的不同組合，并支持在廣泛的值范圍內(nèi)進(jìn)行 LED 調(diào)光。

LED燈條的連接

大多數(shù)恒流驅(qū)動(dòng)電路以降壓或降壓轉(zhuǎn)換器為代表，其中最大輸出電壓低于輸入，限制了可以連接的LED數(shù)量。為了解決這個(gè)問題，我們可以使用升壓轉(zhuǎn)換器(其中輸出電壓高于輸入電壓)或使用兩個(gè)或多個(gè)并聯(lián)的 LED 燈條。

驅(qū)動(dòng) LED 的最簡單、最安全的方法是為每個(gè) LED 驅(qū)動(dòng)器使用一個(gè)燈條。如果燈條上的任何 LED 開路失敗，則通過其他 LED 的電流將被中斷。如果任一 LED 發(fā)生短路故障，則流經(jīng)其余 LED 的電流不變。

通過將多個(gè)燈條連接到同一個(gè) LED 驅(qū)動(dòng)器，可以驅(qū)動(dòng)更多的 LED，但如果 LED 出現(xiàn)故障，就會(huì)出現(xiàn)問題。兩個(gè)燈條并聯(lián)，在LED開路故障的情況下，驅(qū)動(dòng)器提供的恒流通過剩余燈條的所有LED，迅速將其燒壞。由于大功率 LED 非?？煽浚虼舜祟惞收喜粫?huì)經(jīng)常發(fā)生，因此將多個(gè) LED 燈條連接到同一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路仍然相當(dāng)普遍。盡管如此，當(dāng)連接多個(gè) LED 并聯(lián)時(shí)，包含一個(gè)電路(例如電流鏡)很有用，該電路可以在發(fā)生開路或短路故障時(shí)通過平衡流過每個(gè) LED 的電流來保護(hù) LED細(xì)繩。

LED驅(qū)動(dòng)IC

英飛凌科技提供支持 150 mA 至 3 A 電流的 DC/DC LED 驅(qū)動(dòng)器 IC 產(chǎn)品組合，適用于通用照明應(yīng)用中的大功率和超高功率 LED。對(duì)于降壓拓?fù)?，ILD4000 和 ILD6000 系列是最合適的。同時(shí)，ILD1150 系列支持降壓/升壓、升壓和單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器 (SEPIC) 配置。

Texas Instruments 的 LM3404 和 LM3404HV 是單片開關(guān)穩(wěn)壓器，旨在為高功率 LED 提供恒定電流。TI 器件適用于汽車、工業(yè)和通用照明應(yīng)用，包含一個(gè)高側(cè) N 溝道 MOSFET 開關(guān)，用于降壓穩(wěn)壓器的電流限制為 1.5A。

　審核編輯：湯梓紅