led燈電路驅(qū)動原理

1、知識就堤力量 LED燈電路驅(qū)動電路研究 內(nèi)容摘要：論文提出了幾種有代表性的實(shí)用LED驅(qū)動電路方案，并對每一種 驅(qū)動電路的工作原理，優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍進(jìn)行了較詳盡的論述。對 LED用戶合 理選用驅(qū)動電路有一定的指導(dǎo)作用。 論文并附電壓系數(shù)計(jì)算表、LED恒流驅(qū)動器型譜圖、恒流驅(qū)動器性能對比表、 恒流驅(qū)動器接線圖等圖表4張。 、 LED是一種節(jié)能、環(huán)保、小尺寸、快速、多色彩、長壽命的新型光源。近 年來國內(nèi)許多廠家都在積極研發(fā) LED新型燈具。但是一個不容忽視的事實(shí)是與 LED燈配套的驅(qū)動器卻沒有及時跟上來，驅(qū)動電路性能不佳，故障率高，成了 LED推廣應(yīng)用的瓶頸，其中還有許多技術(shù)問題需要研究解決。 接觸

2、過LED的人都知道：由于LED正向伏安特性非常陡（正向動態(tài)電阻非 常?。?，要給LED供電就比較困難。不能像普通白熾 燈一樣，直接用電壓源供 電，否則電壓波動稍增，電流就會增大到將 LED燒毀的程度。為了穩(wěn)住LED的 工作電流，保證LED能正?？煽康毓ぷ?，各種各樣的LED驅(qū)動電路就應(yīng)運(yùn)而生。 最簡單的是串聯(lián)一只鎮(zhèn)流電阻，而復(fù)雜的是用許多電子元件構(gòu)成的“恒流驅(qū)動 栗” 近兩年來，我公司為解決研發(fā) LED燈的需要，廣開思路對各種可能有使用 價值的LED驅(qū)動電路，從簡單到復(fù)雜，從小功率到大功率，從直流到交流，全 面深入地進(jìn)行了試驗(yàn)研究，從中提煉出了幾種有代表性的驅(qū)動電路方案， 經(jīng)試用 效果良好。下面逐

3、一介紹，與同行作一次交流。 團(tuán)1 二、鎮(zhèn)流電阻方案 此方案的原理電路圖見圖1。 這是一種極其簡單，自LED面世以 來至今還一直在用的經(jīng)典電路。 LED工作電流I按下式計(jì)算: (1) I與鎮(zhèn)流電阻R成反比；當(dāng)電源電壓U上升時，R能限制I的過量增長，使 I不超出LED的允許范圍。 此電路的優(yōu)點(diǎn)是簡單，成本低；缺點(diǎn)是電流穩(wěn)定度不高；電阻發(fā)熱消耗功率， 導(dǎo)致用電效率低，僅適用于小功率 LED范圍。 一般資料提供的鎮(zhèn)流電阻R的計(jì)算公式是：R（2） I 按此公式計(jì)算出的R值僅滿足了一個條件：工作電流I。而對驅(qū)動電路另 兩個重要的性能指標(biāo)：電流穩(wěn)定度和用電效率，則全然沒有顧及。因此用它設(shè)計(jì) 出的電路，性能沒

4、有保證。 筆者摸索出一種新的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，取名叫“電壓系數(shù)法”。它是從電流穩(wěn) 定度和用電效率的要求出發(fā)，再計(jì)算出鎮(zhèn)流電阻 R和電源電壓U的值。這樣設(shè) 計(jì)出來的電路，就能滿足三個條件：電流穩(wěn)定度（；用電效率n和工作電流丨 電壓系數(shù)法的內(nèi)容如下：（公式中用到的符號見圖1） 首先建立電壓系數(shù)定義：K 治（3） （電源電壓與LED工作 電壓之比）； 根據(jù)原始公式（1），經(jīng)數(shù)學(xué)推導(dǎo)（過程省略）可得下列計(jì)算公式： 電流穩(wěn)疋度 I K K 1 UU (%) (4) （假定Ul 0 ）； 用電效率 n = K (%) (5); 鎮(zhèn)流電阻R= K 1UL I (Q) (6)； 電源電壓U= KU L (V) (

5、7) 為簡化計(jì)算，電流穩(wěn)定度與用電效率兩項(xiàng)的計(jì)算結(jié)果， 已做成電壓系數(shù)（K） 計(jì)算表（見附表1）。據(jù)選定的K值，可快速查出對應(yīng)的-p-和n值。從表中數(shù)據(jù) 看出：隨著K值的增加，電流穩(wěn)定度增加，但用電效率則下降。因此設(shè)計(jì)選取 K值時，應(yīng)兼顧這兩者的不同要求，取一個折中值。 電壓系數(shù)法設(shè)計(jì)舉例： 已知：LED參數(shù)Ul=9V1=20 mA ;開關(guān)穩(wěn)壓電源供電， 較小，按V LU 5%考慮。 取K=1.3 （查電壓系數(shù)計(jì)算表：=21.7% n =76.9 %） 9 按（6）式：鎮(zhèn)流電阻R= 1.3 1135 Q; 取150Q 0.02 按（7）式：電源電壓U= 11.7 V取12V 電壓系數(shù)法的核心是

6、正確選擇 K值，筆者建議：用穩(wěn)壓電源供電，K值取 1.31.4;而電源電壓波動較大的條件下，K值取1.51.6。 在實(shí)際應(yīng)用中，單只小功率LED僅能做信號燈。要想做成LED燈具，有時 要用到幾十甚至數(shù)百只超高亮度小功率LED，才能達(dá)到使用的要求。 豪圧電璋- R 1 Tnu ? If 22111 t_u 直 V s g b wiZ $ 2弋2 KLEI - :43iTI- 5UST-i rosr - 為便于供電（咼電壓、小電流）或最好直接由帀電 220V供電，通常將許 多LED串聯(lián)后，再串一只鎮(zhèn)流電阻組成一條支路，最后將若干條支路并聯(lián)起來 構(gòu)成整個燈具電路（見圖2右），這種接法簡稱為“串并”接

7、法。此接法有一個 明顯的缺點(diǎn)是支路中的任一只 LED斷路時，該支路所有LED都不亮，故障影響 面大。 一種經(jīng)改進(jìn)的“串并串”接法對這問題解決得較好（見圖2左）。所謂“串 并串”是先用少量LED串聯(lián)再串鎮(zhèn)流電阻組成一條支路，再將若干條支路并聯(lián) 組成“支路組”，最后將若干“支路組”再串聯(lián)構(gòu)成整個燈具電路。此種接法不 僅縮小了斷一只LED的故障影響面，而且將鎮(zhèn)流電阻化整為零，將幾只大功率 電阻變成幾十只小功率電阻，由集中安裝變成分散安裝，這樣既利于電阻散熱， 又可以將燈具設(shè)計(jì)得更緊湊。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：支路串聯(lián) LED數(shù)不宜多，一般取36 只；支路并聯(lián)數(shù)不宜少，至少應(yīng)大于5條。這樣當(dāng)1條支路斷路時，其余4條

8、支 路電流都將增加25%，因此在選定LED正常工作電流時要留出過載余量。 三、鎮(zhèn)流電容方案 此方案的原理電路見圖3 電路的工作是基 于在交流電路中，電 容存在容抗XC也有 鎮(zhèn)流作用的原理。 D 另外電容消耗無 功功率，不發(fā)熱；而5 電阻則消耗有功功 率，會轉(zhuǎn)化為熱能耗 散掉，所以鎮(zhèn)流電容 比鎮(zhèn)流電阻，能節(jié)省 一部分電能，并能設(shè) 計(jì)成將LED燈直接 接到帀電220V上，使用更為萬便。 此方案的優(yōu)點(diǎn)是簡單，成本低，供電方便；缺點(diǎn)是電流穩(wěn)定度不高，效率也 不高。僅適用于小功率LED范圍。當(dāng)LED的數(shù)量較多，串聯(lián)后LED支路電壓較高 的場合更為適用。 電路設(shè)計(jì)計(jì)算： 直流輸出電壓Uo和支路鎮(zhèn)流電阻R:

9、可按“電壓系數(shù)法”的公式（7）和公 （6）計(jì)算。 直流輸出電流 1 0 NI 0.8 ( N支路數(shù)；0.8 - 安全系數(shù)） (8) 鎮(zhèn)流電容容抗: Xc U u。) (9) （近似估算） 2丿 1 0 電容：C = 106 (卩F) (10) （近似估算） 2 fXc 因電路 輸入側(cè)是交流，輸出側(cè)經(jīng)整流濾波成直流，很難計(jì)算。公式（10） 計(jì)算出的C值精度很低，只能作為參考值，準(zhǔn)確值只有通過試驗(yàn)來確定。 電容C1起濾波作用，這點(diǎn)非常重要。如果取消它，用示波器從R兩端觀 察到LED將會承受很高的尖峰電流，威脅LED的使用安全。有了它可降低電流 的峰值，提高平均值。C1的值也是通過實(shí)驗(yàn)來確定：使峰值

10、系數(shù) KM=應(yīng) I CP （峰值與平均值之比）控制在1.21.3比較合適。 電阻R1是為限制合閘沖擊電流而設(shè)置的，其值不宜大。 電阻R2、R3是電容C、C1的放電電阻。保證斷電后，電容 C、C1存儲的 電荷能迅速泄放掉，避免觸及遭電擊。 四、線性恒流驅(qū)動電路 上面已經(jīng)提到電阻、電容鎮(zhèn)流電路的缺點(diǎn)是電流穩(wěn)定度低（1/1達(dá)20 50%）,用電效率也低（約5070%）,僅適用于小功率LED燈 為滿足中、大功率LED燈的供電需要，利用電子技術(shù)常見的電流負(fù)反饋原 理，設(shè)計(jì)出許多恒流驅(qū)動電路。像直流恒壓電源一樣，按其調(diào)整管是工作在線 性，還是開關(guān)狀態(tài)，恒流驅(qū)動電路也分成兩類：線性恒流驅(qū)動電路和開關(guān)恒流 驅(qū)

11、動電路。 圖4是最簡單的兩端線性恒流驅(qū)動電路。它借用三端集成穩(wěn)壓器LM337組 成恒流電路，外圍僅用兩個元件：電流取樣電阻 R和抗干擾消振電容C。 恒流值I由R值來確定： (11) 1.25 R 1.25 V是LM337的基準(zhǔn)電壓。反過來，根據(jù)所要求的恒流值I,可計(jì)算 電流取樣電阻： R 倍(12) IC LB337 R- 3-6 IV C-n.l u F 100 V 設(shè)訊說#h I 工作電0.3bA 工祚壓差4 BVs 2.更動至內(nèi)藍(lán)知俸內(nèi)倍用加棒敵息“ 玄工作時盂熱，定弄保還 靜豊艮好. 圖4 LM337最大輸出電流可達(dá)1.5 A ,工作壓差w 40V,穩(wěn)流精度高，可達(dá)土 1 2%,內(nèi)部設(shè)

12、有過流、過熱保護(hù)，使用安全可靠。 LM337工作在線性狀態(tài)，其功率損耗 P=Uol，在恒流值I已定的情況下， 只有降低工作壓差Uo才能降低功耗。合適的工作壓差選擇在 48V范圍。低于 3V將不恒流了。 線性恒流驅(qū)動電路一般與直流開關(guān)穩(wěn)壓電源配合使用。電源穩(wěn)壓值按下式計(jì) 算： U NUl Uo(13) N LED串聯(lián)個數(shù)； Ul 單只LED正向工作電壓； U 0 恒流驅(qū)動電路額定工作壓差，一般取 6V計(jì)算。 用電效率n =坐 也 (14) U NUl U 0 分析上式：降低Uo及增加N,提高電源電壓，才能提高效率。 如果直流電源采用負(fù)極接地(接機(jī)殼)，集成塊LM337可直接安裝在機(jī)殼上， 散熱效

13、果更好。 LM337最大輸出電流1.5 A,為了得到比它更大的恒流值，可以有三種辦法： 1 將現(xiàn)有恒流電路多個并聯(lián)使用，總恒流值等于各分路恒流值之和； 2. 在現(xiàn)有恒流電路的基礎(chǔ)上，再增加一級電流放大(R2、VT)如圖5。 LED 1 十1C 7T-TIP41C 1C LB3J1 Rl- 02O4V H?- fi- !/? c-a.iuF WU 祓計(jì)說明， 1. XffHttM 2 R .工柞止墓4 -RU： T n膽站嶽內(nèi)電忖休內(nèi) 亂H作HSiJft, 一Jtllfi：證敬jft民幵“ 圖5 3 采用專門設(shè)計(jì)的大電流恒流驅(qū)動電路如圖6 大電流恒 流驅(qū)動電路 結(jié)構(gòu)也很簡 單，僅由6只 電子元件

14、組 成：三極管 VT1、VT2 ； 電阻R1、R2、 R3和電容 C1。為了得到 較高的電流 放大倍數(shù)和 較大的輸出 電流，調(diào)整管 VT2采用了 達(dá)林頓管 TIP137( 8A， 100V, 70W )。 1 , 土作電迪露 I：件壓罷4HV 2-電薄氧犠ISifeNlFiTi 電流取樣電阻R1的值，可根據(jù)所要求的恒流值I來計(jì)算: R1 Ube (15)Ube 三極管VT1發(fā)射結(jié)電壓，約0.6V 電路工作原理也很簡單：當(dāng)因電源電壓上升或LED負(fù)載減少導(dǎo)致輸出電流I 上升時，電路發(fā)生以下調(diào)節(jié)作用：I U R1 Ib1 I C1Ib2Ij;當(dāng) 輸出電流I受擾下降時，調(diào)節(jié)作用相反。正是這種電流負(fù)反饋

15、作用，維持了輸 出電流I的基本恒定。 知識就堤力量 五、開關(guān)恒流驅(qū)動電路 上述線性恒流驅(qū)動電路雖具有電路簡單、元件少、成本低、恒流精度高、工 作可靠等優(yōu)點(diǎn)，但使用中也發(fā)現(xiàn)幾點(diǎn)不足： 1. 調(diào)整管工作在線性狀態(tài)，工作時功耗高發(fā)熱大（特別是工作壓差過大 時），不僅要求較大尺寸的散熱器，而且降低了用電效率。 2. 電源電壓要求按公式（13）與LED工作電壓嚴(yán)格匹配，不允許大范圍 改變。也就是說它對電源電壓及 LED負(fù)載變化的適應(yīng)性差。 3. 它僅能工作在降壓狀態(tài)，不能工作在升壓狀態(tài)。即電源電壓必須高于 LED工作電壓。 4. 供電不太方便，一般要配開關(guān)穩(wěn)壓電源，不能直接用220V供電。 采用開關(guān)恒流

16、驅(qū)動電路能較好地解決上述問題。 下面分別介紹幾種開關(guān)恒流驅(qū)動電路實(shí)例，以加深對它們工作原理和特 性的了解。 A .直流低壓開關(guān)恒流驅(qū)動電路 a.由分立元件構(gòu)成的開關(guān)恒流驅(qū)動電路 圖7是一種能將6V電源升壓至24V，恒流輸出100mA的自激開關(guān)恒流驅(qū)動電 路。其調(diào)整管VT1的工作狀態(tài)同開關(guān)穩(wěn)壓電源完全一樣，也是通過自動調(diào)節(jié)其 占空比D的大小，來穩(wěn)定輸出。它們的區(qū)別是取樣電路不同：開關(guān)穩(wěn)壓電源是 輸出電壓取樣，通過電壓負(fù)反饋，穩(wěn)定輸出電壓；而開關(guān)恒流電源是輸出電流 取樣，通過電流負(fù)反饋，穩(wěn)定輸出電流。 接在VT1集電極上的高頻變壓器 T有3組繞組：N1 初級繞組、N2 反 饋繞組、N3次級繞組，各

17、繞組同名端在圖中已標(biāo)出。磁芯采用軟磁鐵氧體材料 知識就堤力量 （R2KB）,為防止N1通過單向工作電流（包含有較大的直流分量），使磁芯飽 和，磁路中必須加上0.050.15mm的空氣隙。 電路的具體工作過程是這樣的：接通 6V電源，通過R2給VT2提供小量的 基極電流，經(jīng)VT2放大后，再輸入VT1基極，使VT1進(jìn)入放大區(qū)。當(dāng)VT1進(jìn) 入放大區(qū)后，在N1與N2強(qiáng)正反饋?zhàn)饔孟拢琕T1很快進(jìn)入自激開關(guān)振蕩狀態(tài)。 振蕩頻率高達(dá)50100KHZ。在VT1飽和導(dǎo)通期間，6V電壓全部加到N1 上, N1上的感應(yīng)電勢是上+下一，N3上的感應(yīng)電勢是上一下+，接在N3上的二極管 VD3是截止的。此時N1就像一只電

18、感接到6V電源上，其線圈電流隨時間增長， 電能逐漸轉(zhuǎn)化成磁能存儲在磁芯中。在 VT1截止關(guān)斷期間，感應(yīng)電勢反向，接 在N3上的二極管VD3導(dǎo)通。N3通過VD3給電容C3充電，將磁能轉(zhuǎn)化為電能， 存儲到濾波電容C3中。C3兩端電壓經(jīng)反復(fù)充電后迅速上升，將 LED燈點(diǎn)亮。 同時LED工作電流在取樣電阻 R9上產(chǎn)生壓降，當(dāng)此壓降增大到大于 VT3 （占 空比控制管）的發(fā)射結(jié)壓降Ube （約0.6V）時，通過R8給VT3基極提供負(fù)反饋 電流，經(jīng)VT3放大，其集電極電流增大，使VT3對VT2基極電流的旁路作用加 大,也即使VT1的導(dǎo)通時間縮短，截止時間增長，占空比D減小，N1儲能減少, C3儲能也減少，

19、C3兩端電壓下降，抑制了 LED工作電流的繼續(xù)增長，依靠電 流負(fù)反饋?zhàn)饔?，維持在一個穩(wěn)定值。 恒流值的計(jì)算公式： (16) Ube R9 因發(fā)射結(jié)壓降Ube隨溫度上升而下降，即具有負(fù)溫度系數(shù)特性，所以導(dǎo)致 恒流值也隨溫度上升而下降，這對防止LED工作過熱，延長使用壽命有好處。 另外恒流驅(qū)動電路的輸出發(fā)生短路或開路是可能的。為保證使用安全，設(shè) 置短路保護(hù)和開路過壓保護(hù)是必需的。 1 .短路保護(hù)： 輸出短路時，電阻R9仍能對短路電流取樣，所以不用增加任何元件， 利用原有電流負(fù)反饋?zhàn)饔?，就能將短路電流限制在正常恒流值上?2. 開路過壓保護(hù)： 輸出開路時，電阻R9沒有電流流過，電流負(fù)反饋不起作用，占

20、空比失控， 輸出電壓會升高到危險的程度，使電路元件發(fā)生大面積擊穿損害。在輸出端 加接電阻R7和穩(wěn)壓管VDw引入電壓負(fù)反饋后，就能起到過壓保護(hù)作用，將 過壓值限制在VDw的擊穿值上。因正常工作時輸出電壓低于 VDw的擊穿電 壓，所以電壓負(fù)反饋不起作用，不會影響正常恒流工作。 b.由IC構(gòu)成的開關(guān)恒流驅(qū)動電路 下面再介紹一種由集成電路 MC34063A構(gòu)成的它激開關(guān)恒流電路。它的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖見圖& 圖& 內(nèi)部框圖 其中包含有占空比控制單元電路：1.25V基準(zhǔn)電壓、誤差比較器、振蕩器、 RS觸發(fā)器等，還包含有驅(qū)動管 VT2和輸出開關(guān)管VT1。在它的外圍接上高 頻變壓器T及少量電子元件就構(gòu)成如圖9所

21、示，將6V電源升壓至12V 0.3A 的開關(guān)恒流電路。圖中Rsc為限流電阻，它檢測開關(guān)管 VT1流過的電流，使 VT1的電流不超過1.5A。R1為驅(qū)動管VT2的集電極電阻。Ct是振蕩器定時 電容，選用470P時，開關(guān)頻率約70KHZ。DV1、R2、C2構(gòu)成過壓吸收電路， 在VT1關(guān)斷瞬間，將在VT1集電極上所產(chǎn)生的反沖電壓尖峰（下+上-） 吸收掉，防止VT1被擊穿。同時串接在次級繞組 N2上的DV2、C3完成整 流濾波作用，并給LED供電。R5是電流取樣電阻，當(dāng)LED工作電流在其上 產(chǎn)生的壓降等于1.25V時，占空比受控，輸出電流就進(jìn)入恒流狀態(tài)。 FR107 -7D2 FK307 2.2UF

22、5DY I (!r 嗣 * B 7 4T0D 2200 1 25 恒流值計(jì)算公式：I （17） R5 本電路的輸出短路保護(hù)和開路過壓保護(hù)與圖7電路類同：利用R5電流取 樣，抑制短路電流；利用VDW擊穿后，R4+R5電壓取樣，抑制開路過電壓。 MC34063A的輸入電壓范圍為340V，既可構(gòu)成升壓電路，也可構(gòu)成 降壓電路，如有必要，還可外接開關(guān)管擴(kuò)大輸出電流和功率。 使用靈活方便。 B 交流220V開關(guān)恒流驅(qū)動電路 上面介紹的都是直流低壓開關(guān)恒流電路。它適用于干電池、蓄電池、開關(guān) 穩(wěn)壓電源供電的場合。如果能直接用市電 220V給LED燈供電，那是最方 便不過了。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需解決降壓、整流、變

23、換效率、較小的體積、較 低的成本、還有安全隔離等一系列問題。單片集成開關(guān)電路TOPSwitch系列 產(chǎn)品幾乎全面滿足了上述要求，應(yīng)屬首選方案。 由單片集成開關(guān)電路TOP224Y構(gòu)成的輸入220V，輸出恒流0.4A輸出 電壓1032V的開關(guān)恒流電路，如圖10所示。 TOP224Y是三端器件（見圖11）。從外表看，它像一只普通的功率三極管， 但看一下它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖（見圖 12），就會發(fā)現(xiàn)內(nèi)部電路異常復(fù)雜，它把 開關(guān)電源所必需的PWM控制器、100KHZ高頻振蕩器、高壓啟動偏置電路、 誤差放大器及過流、過熱保護(hù)等，還有功率開關(guān)管MOSFET都集成在一起了。 外圍元件減至最少，這樣大大地簡化了開關(guān)電

24、源的設(shè)計(jì)和制作。 mftr 3v 白I 世訃特刖說外 dt Bl KIG 13 im 501 nj H4- E -.1: T l2u * 繭聲古厚寸IT話G 世章 LED 0- 1A J2V 21 FKJisn 計(jì)|允 寧 V S2Mt 4HQV 它的三個端子分別叫控制極 C、源極S、漏極D。三個極都是一極多用 控制極C的作用： 1. 利用反饋控制電 流Ic的大小來調(diào) 節(jié)輸出開關(guān)管的占 空比D （見圖13）。 從圖看出Ic增大， D減小；反之，lc減 小, D增大。 2.與內(nèi)部并聯(lián)調(diào)整器 /誤差放大器相連， 能為芯片提供正常 工作所需偏流。 3作為電源旁路、自 動重啟動和補(bǔ)償電 容的連接點(diǎn)。

25、ffil2 TOPSiic.-.ll :r 論也石 rO-2HfHf RT31 T產(chǎn)罰r|左寓爭式 913時岀伍片的,/止 4ICMM電址片藍(lán)第 漏極D的作用： 1. 與片內(nèi)功率開關(guān)管的漏極相連。 2. 在啟動期間，高壓電流源經(jīng)過內(nèi)部開關(guān)給內(nèi)部電路提供偏置電流。 3. 它還是內(nèi)部功率開關(guān)管工作電流的檢測點(diǎn)。 源極S的作用： 1. 與片內(nèi)功率開關(guān)管的源極相連，作為高壓電源返回端。 2作為一次側(cè)控制電路的公共地和基準(zhǔn)點(diǎn)。 圖10所示電路是典型的單端反激式開關(guān)電路，工作頻率已內(nèi)部設(shè)定 為100KHZ。工作過程：220V經(jīng)電阻R1、R2,整流橋VD1整流，電 容C1濾波，在C1兩端建立起約280V的直

26、流高壓作為本電路的實(shí)際電源。 這里說一下幾個阻容元件的作用：R1為RF10型保險電阻。在電路發(fā)生 短路時將被燒斷起短路保護(hù)作用；R2為NTC型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，起 限制合閘沖擊電流的作用。在接通電源初，在常溫下，它有較大的電阻值 能將合閘電流限制在允許值。隨著工作電流的流過，其溫度逐漸上升，阻 值下降至某一較小的穩(wěn)定值，正常功耗不大，對電路正常工作無不良影響。 VD2、R3、C2組成漏極過電壓吸收電路，用以限制在關(guān)斷瞬間高頻變壓 器漏感所產(chǎn)生的尖峰電壓，保護(hù)功率 MOSFET不被損壞。C6為控制端旁 路電容，它能對控制回路進(jìn)行補(bǔ)償并設(shè)定自動重啟動頻率。當(dāng)C6=47卩F 時，自動重啟動頻率為1

27、.2Hz。正常工作時，控制電壓Uc的典型值為5.7V。 本電路的恒流作用同樣依靠電流負(fù)反饋原理：R10是電流取樣電阻。 VT1是誤差放大器，其發(fā)射結(jié)壓降Ueb (約0.6V)還充當(dāng)基準(zhǔn)電壓的角 色。當(dāng)輸出電壓U。T或LED壓降ULLED電流I。T- Ur10UebT VT1/lb T-VT1/IC T-光耦/發(fā)光二極管If T-光耦/接收管Ie T-IC1/ 控制端電流Ic T-IC1/占空比DJ-輸出電壓U。J- LED電流I。J,從 而實(shí)現(xiàn)了恒流目的。反之亦然。 輸出恒流計(jì)算公式：I0 06(18) 本電路的開路過壓保護(hù)作用同樣依靠電壓負(fù)反饋原理：輸出電壓U0 經(jīng)電阻R8、R9分壓，當(dāng)VD

28、w擊穿后，給VT1提供反饋基極電流，后面 的過程與恒流時一樣，最終將輸出電壓限制在設(shè)定值上。 本電路的短路保護(hù)作用不能像圖 7、圖9電路那樣借用恒流作用來實(shí) 現(xiàn)。因?yàn)檩敵龆搪窌r，輸出電壓和反饋電壓都很低，使VT1和光耦I(lǐng)C2 失去了工作能力。好在，片內(nèi)設(shè)置有過流保護(hù)，可起短路保護(hù)作用。 本電路有過熱保護(hù)：當(dāng)芯片結(jié)溫Tj 135C時，自動關(guān)斷輸出級。 筆者在調(diào)試本電路的過程中，曾經(jīng)歷多次失敗，并且找不出原因。故 障表現(xiàn)是：輸出電流不穩(wěn)；開關(guān)振蕩也不穩(wěn)，不起振或常仃振，無法工作。 檢查電路元件參數(shù)又與原理電路圖相符，首先懷疑到TOP224丫質(zhì)量有問 題，換了一塊新的，故障依舊。后將電路元件參數(shù)作大

29、范圍的改變再試， 也未見好的效果。正當(dāng)寸步難行時，突然想到故障不在原理上，可能就在 接線工藝上：是否控制地與電源地沒有嚴(yán)格分開（混用），導(dǎo)致電源大電 流通過公共地線所形成的壓降對控制端產(chǎn)生了干擾？后按以下規(guī)范去做： 1. 在試驗(yàn)接線及制作印制電路板時，控制地與電源地必須嚴(yán)格分開， 不能混用，僅允許它們在 S極點(diǎn)上相連接。 2. 控制極旁路支路R12 C6應(yīng)盡可能靠近C、S極連接。 再一試，全部故障現(xiàn)象消失，難題迎刃而解，試驗(yàn)獲得成功。這兩條 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)值得記取，是一筆終生受益的財(cái)富。 為驗(yàn)證電路的恒流效果，實(shí)測如下數(shù)據(jù)： 輸岀恒詵特性實(shí)測數(shù)裁 電源電壓 LED（P 15DV lfiav 220V

30、 250 V 1 * D-43A 0. 43A _ 44A 0.44A 7簾 (20.6V) 0.42A Q.42A 0.42A 0.42A (31-5 V D.41A 0,411 O.41A D.41A 空載 7 V 3B. 38-8 V 38. 8V 從表中數(shù)據(jù)可見： 在寬輸入電壓范圍（150250V 和寬LED負(fù)載變化范圍（13LED 串聯(lián)，輸出電壓范圍11.431.5V）條件下，輸出電流的變化很小，為 0.410.44A,恒流精度達(dá)土 5%,完全能滿足LED的供電要求。 另外由于芯片采用CMO電路，本身功耗很低，電源效率可達(dá) 80%以 上，有很好的應(yīng)用前景。 六、LED驅(qū)動器使用中應(yīng)注

31、意的問題 1. LED降容使用。 LED的使用壽命號稱5萬小時，但實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)小于此值。究其 原因之一是散熱條件達(dá)不到要求，造成 LED工作結(jié)溫過高（ 90C）。為 降低溫度，提高發(fā)光效率，延長使用壽命可采取兩項(xiàng)措施：改進(jìn)散熱器； 將LED工作電流降至0.70.8額定值來使用。工作電流減小后，光通量 雖有下降，但不明顯，可能是從發(fā)光效率提高，得到了補(bǔ)償所至。 2. 使用線性恒流驅(qū)動器，特別注意其工作壓差。 正常的工作壓差為48V, 3V時電流減小將退出恒流區(qū)；8V時 恒流正常，但恒流驅(qū)動器損耗增加，發(fā)熱嚴(yán)重，既降低了效率，又可 能損壞恒流驅(qū)動器。合適的工作壓差，只能按公式（14），對電源電壓

32、和LED負(fù)載電壓作嚴(yán)格匹配來實(shí)現(xiàn)。電路裝好通電后，一定要對工作 壓差作一次實(shí)際檢測。 3.隔離式開關(guān)恒流驅(qū)動器次級輸出電源不宜懸空，負(fù)極應(yīng)接地 分布電容 -dl-r 匚D 14 如圖14所示。 恒流驅(qū)動器初級 工作在高頻 （100KHZ）高壓 的分布電容C。作 （500600V）狀 態(tài)，相當(dāng)于一個強(qiáng) 干擾源。此干擾源 通過高頻變壓器 初、次級繞組之間 用到整個次級回 路,使其對地可產(chǎn) 生數(shù)十伏的共模 電壓。此電壓也是 LED要承受的對 地電壓，有可能造 成LED對地?fù)舸p壞。當(dāng)將次級電源負(fù)極接地后，共模電壓被地線短接 消失為零，LED對地?fù)舸┑膯栴}就不存在了 4. 對開關(guān)恒流驅(qū)動器，要嚴(yán)格遵守：先接好 LED燈，再接通驅(qū)動 器電源的操作順序。 如果相反操作，在接通LED燈瞬間，將會有極大的沖擊電流通過 LED 燈，威脅LED燈的使用安全。 現(xiàn)以圖10電路為例，對此沖擊電流值作一下計(jì)算，并對其產(chǎn)生原因作 一次分析。相關(guān)電路見圖15。 在驅(qū)動器空載的情況 下，接通220V電源，此 時開路過電壓保護(hù)起作 用，將輸出電壓U 0維持在 設(shè)定值（38.8V），輸出電 容C3兩端的電壓也是此 值。也即C3已經(jīng)儲存了一 1 定的能量（W -C3U02 ）。 2 在模擬開關(guān)S接通瞬間， C3將通過R10、LED放電。 放電初瞬，產(chǎn)生的沖擊電 流最大值用下式計(jì)算： (19) u。Ul Ro 本