大功率高亮度LED的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方案匯總99

1、大功率高亮度 LED 的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)匯總 文章出處 : 電子工程網(wǎng) 關(guān)鍵字： 高亮度 LEDLED 驅(qū)動(dòng)交流電源 本文介紹了大功率和高亮度 LED 的多種驅(qū)動(dòng)方法。建立一個(gè)基于 LED 的系統(tǒng)需要完成以下任工作： 1. 確 定 LED 使用數(shù)量以及 LED 之間的連接方案； 2. 選擇線形模式或開(kāi)關(guān)模式來(lái)驅(qū)動(dòng) LED； 3. 選擇供電電源， 即直流電壓、交流電源或電池； 4. 光學(xué)分系統(tǒng)例如透鏡、表層濾鏡等。 LED 的數(shù)量取決于對(duì)亮度的要求與 LED 的驅(qū)動(dòng)電流。關(guān)于光學(xué)系統(tǒng)的介紹并不涵蓋在本篇文章內(nèi)。 LED 的連接方案 當(dāng) LED 的數(shù)量大于一時(shí)，就必須要確定一種 LED 連接方案。在選擇連

2、接方案時(shí)并無(wú)硬性規(guī)則。有時(shí) 只是偏愛(ài)問(wèn)題。有時(shí) LED 的連接方案可依據(jù)驅(qū)動(dòng)器的選擇來(lái)決定。有時(shí)可用供電電源和所需效能也會(huì)影 響連接方案的選擇。 LED的連接一般分為三種主要結(jié)構(gòu)，即串聯(lián)、并聯(lián) 共陽(yáng)極、共陰極、共陽(yáng)極與共陰極），以及串、 并混聯(lián)2個(gè)LED串聯(lián)、N個(gè)LED串聯(lián)） 1. 串聯(lián) 圖1所示為L(zhǎng)ED的串聯(lián)電路。串聯(lián)電路中 LED電流處處相等。串聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)是，如果其中之一的LED 開(kāi)路，所有的LED都不會(huì)發(fā)光。串聯(lián)兩端的總VF變大，但對(duì)電流的需求變小。LED驅(qū)動(dòng)電路輸出的LED 電壓必須大于串聯(lián)中總的 VF電壓。通常，額定LED輸出電壓越接近串聯(lián)中總的 VF電壓，LED的效能越 大。 大功率

3、、高亮度 LED 的驅(qū)動(dòng)方案大全 2. 共陽(yáng)極并聯(lián)或共陰極并聯(lián) 當(dāng)需要獨(dú)立調(diào)整每一個(gè) LED的電流時(shí)，會(huì)使用共陽(yáng)極或共陰極并聯(lián)。并聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)一個(gè)LED開(kāi) 路時(shí)，不會(huì)對(duì)其他 LED 造成影響。并聯(lián)的缺點(diǎn)是，電路需要較高的額定電流。 3. 共陽(yáng)極并聯(lián)與共陰極并聯(lián) LED 導(dǎo)通電壓之間的差異會(huì)導(dǎo)致電流參差。通過(guò)使用最小數(shù)量具有匹配特性電特性、熱特性和使用 壽命）的 LED 可以避免出現(xiàn)這一情況，把若干具有匹配特性的LED 放在一起就相當(dāng)于一個(gè)具有較高額定 電流的較大LED。由于具有不同的老化特性和熱特性，這些相匹配的 LED可能會(huì)逐漸分化。 大功率、高亮度 LED 的驅(qū)動(dòng)方案大全 4. 串并混聯(lián)

4、 圖3是串并聯(lián)混合的例子。這種連接方案通常是總VF需求與總電流需求的折衷方案，因此它更適合 于有效 LED 驅(qū)動(dòng)。 大功率、高亮度 LED 的驅(qū)動(dòng)方案大全 LED 驅(qū)動(dòng)電路 連接方案會(huì)影響所需驅(qū)動(dòng)通道的數(shù)目。大多數(shù)LED驅(qū)動(dòng)器一般只有一個(gè)通道。然而，部分多通道 LED驅(qū)動(dòng)器也是可用的。在共陽(yáng)極或共陰極的結(jié)構(gòu)中，每個(gè)通道可控制單個(gè)串聯(lián)支路上的LED或者并聯(lián) LED中的單個(gè)支路。驅(qū)動(dòng)串聯(lián) LED需滿足以下條件： 1.輸出LED驅(qū)動(dòng)電壓必須大于串聯(lián) LED總的VF電壓； 2. LED驅(qū)動(dòng)恒定電流輸出必須大于等于 LED要求的電流。如果電流較大，可使用 PWM減小或改變電 路電流，例如傳感電阻器。通常

5、LED驅(qū)動(dòng)器被分為線性 LED驅(qū)動(dòng)器和開(kāi)關(guān)模式 LED驅(qū)動(dòng)器。 線性LED驅(qū)動(dòng)器效率較低并且通常占用較大空間。開(kāi)關(guān)模式LED驅(qū)動(dòng)器效率更高并且更小巧。但 是，它們都具有電噪聲與輻射性噪聲問(wèn)題并且設(shè)計(jì)復(fù)雜。 當(dāng)輸入供電電壓低于 LED總的VF時(shí)，就必須使用開(kāi)關(guān)模式 LED驅(qū)動(dòng)器。究竟選擇線性 LED驅(qū)動(dòng)器 還是開(kāi)關(guān)模式LED驅(qū)動(dòng)器，可根據(jù)它們的有效供電電壓和工作效率直接判定。 將穩(wěn)壓器變?yōu)長(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)器 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)壓器擁有下列插腳，VIN、GND、VOUT和FB。FB引腳通過(guò)檢測(cè)一個(gè)輸入電壓來(lái)控制穩(wěn) 壓器輸岀電壓。對(duì)于恒定電流 LED驅(qū)動(dòng)器，必須要有電流檢測(cè)。通過(guò)在LED的電流通路中安插一個(gè)電

6、阻，將LED電流轉(zhuǎn)變?yōu)镕B引腳上的一個(gè)可測(cè)電壓。通常將電阻器安插到LED陰極一側(cè)來(lái)測(cè)定低端電壓， 否則只能將電阻器安插到 LED陽(yáng)極一側(cè)來(lái)測(cè)定高端電壓。此時(shí)需要一個(gè)帶有高共模抑制比的差動(dòng)放大器 來(lái)測(cè)定電阻器兩端的電壓。 大功率、高亮度LED的驅(qū)動(dòng)方案大全 低壓側(cè)電阻值為 VFB/ ILED，而高壓側(cè)的電阻值為 VFB/ILEDX AV）。 其中，VFB是FB引腳的校準(zhǔn)反饋電壓；ILED是LED需要的電流；AV是差動(dòng)放大器的增益。 對(duì)于線性LED驅(qū)動(dòng)器而言，被驅(qū)動(dòng)的 LED數(shù)目為： N = Wn Vdo Vr W 對(duì)于開(kāi)關(guān)式LED驅(qū)動(dòng)器而言，被驅(qū)動(dòng)的 LED數(shù)目為： N =Vr w 其中，VIN

7、是輸入供電電壓；VDO是輸入和輸出的電壓差異；VR是電阻器兩端的檢測(cè)電壓；VOR是 串聯(lián)的所有LED的額定輸岀電壓；VF是標(biāo)準(zhǔn)的單個(gè)LED導(dǎo)通電壓。 線性LED驅(qū)動(dòng)器的例子 1. 單電阻限流 用一個(gè)電阻來(lái)限制LED的直流供電電流。單電阻限流的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由于LED的導(dǎo)通電壓會(huì) 產(chǎn)生漂移，所以LED電流并不穩(wěn)定。 該電阻為: VIN-VF If 其中，VF是幾個(gè)LED串的電壓；IF為L(zhǎng)ED的電流；VIN為輸入電壓 2. LM317 或 LM317HV 如圖6所示，將LM317HV穩(wěn)壓器用作LED驅(qū)動(dòng)器。 LM317HV將ADJ與OUT之間的電壓穩(wěn)定在 1.23V，此時(shí)，LED的電流為ILE

8、D=1.23/R 相對(duì)單電阻驅(qū)動(dòng)器此電路的優(yōu)點(diǎn)是雖然LED的導(dǎo)通電壓會(huì)產(chǎn)生漂移 LED電流仍將保持恒定。 3. LM2941 另一個(gè)驅(qū)動(dòng)器LM2941類似于LM317。LM2941穩(wěn)壓器的最大輸入電壓為 26V。LM2941將ADJ與 GND端點(diǎn)之間的電壓穩(wěn)定在 1.275V。圖7所示，LED驅(qū)動(dòng)器LM2941提供354mA的驅(qū)動(dòng)電流。 ON/OFF IN OUT LM2941 3*6 4. LT3021 另一個(gè)線性穩(wěn)壓器是 LT3021，它的最高輸入電壓為 10V，最大電流額定值為 500mA。LT3021將 ADJ與GND端點(diǎn)之間的電壓穩(wěn)定在 0.2V。LED電流即為R/0.2，開(kāi)斷電壓為

9、160mV。如果LED的VF為 3.6V，串聯(lián)LED的數(shù)量為2。 VIN INOUT LT3021 SHDNADJ 3,3uF ma GND 5. TLE4242G VREF將ADJ與GND引腳之間的電壓穩(wěn)定在 177mV，最大輸入電壓額定值為 42V，開(kāi)斷電壓為 0.7V。此電路中LED電流為 VREF/R，在圖9的電路中，R=5.1ohm，LED電流為347mA。 ST OUT TLE4242G D GND REF 6. AS3691 和 AS3692 AS3691的額定電壓為15V，最大LED電流為400mA。AS3692類似于AS3691。它們之間的差異是 AS3692的額定電壓達(dá)到 50V，但最大LED電流僅為200mA。有關(guān)AS3691與AS3692最佳性能與應(yīng)用說(shuō) 明的最新信息可聯(lián)系 Austriam icrosystem 公司。 7. MAX16800 LED 驅(qū)動(dòng)器 此LED驅(qū)動(dòng)器的額定電壓為 40V，驅(qū)動(dòng)器使CS+與CS-之間的電壓保持穩(wěn)定。電流由外電路電阻設(shè)定 2k 271( Q.33 35 The componenft values for the first iotf m shown In liaune 15 to pr-nykie 3S0mA LED current PWM調(diào)節(jié)。在0V時(shí)，LED電流最大 0V。電阻R1與R3提供23.3