LED常用驅(qū)動(dòng)電路

1、 LED驅(qū)動(dòng)電路簡介 文章出處：轉(zhuǎn)載 林繼剛 俞安琪 人氣：139 發(fā)表時(shí)間：2021-7-27 15:52:25 摘要：LED照明是今年來快速興起開展的一種新型光源，它的許多良好特點(diǎn)使得它的應(yīng)用 面越來越廣。LED的單向?qū)щ娞匦允谷艘话阏J(rèn)為應(yīng)該用直流驅(qū)動(dòng)，但是對(duì)直流恒壓和限流的 裝置在保證比擬好的限流特性時(shí)， 自身功耗是很大的，所以使系統(tǒng)的效率大為降低。只有用 較高頻率的交流來驅(qū)動(dòng) LED,并且用在呈現(xiàn)較大阻抗時(shí)自身功耗小的電感或電容來限流，才 能把LED驅(qū)動(dòng)電路的限流特性和自身功耗都做得比擬理想。 本文分析介紹了幾種 LED驅(qū)動(dòng)電 路，供行業(yè)內(nèi)人士參考。 LED驅(qū)動(dòng)電路除了要滿足平安要求外

2、，還應(yīng)具備另外兩個(gè)根本功能，一是盡可能保持恒 流特性，尤其在電源電壓發(fā)生土 15%的變動(dòng)時(shí)，仍應(yīng)能保持輸出電流在土 10%的范圍內(nèi)變動(dòng)。 二是應(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。 1兩種系統(tǒng)效率低下的 LED驅(qū)動(dòng)電路 1.1傳統(tǒng)的低效率電路： 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(gè)LED穩(wěn)定工作，這種電路的致命缺點(diǎn)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(shí)，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%

3、。當(dāng)電源電壓 在土 10%的范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)， 流過LED的電流變化將 25%, LED上的功率變化將到達(dá) 30%。 當(dāng)R分壓較大時(shí)，在電源電壓在土 10%的范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，雖說能使輸出到 LED的功率變化 減少，但系統(tǒng)效率將更低。 1.2 采用集成穩(wěn)壓元件的 LED驅(qū)動(dòng)電路 圖2是在圖1的根底上加了一個(gè)集成穩(wěn)壓元件 MC7809使輸出端的電壓根本穩(wěn)定在 9V, 限流電阻R可用得很小也不會(huì)因?yàn)殡娫措妷旱牟环€(wěn)定造成 LED的超載。但是此電路除了保 證LED的根本恒定輸出外，效率還是很低的。因?yàn)?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

4、為 20lm/W 25lm/W,是根本不能稱為 節(jié)能的照明產(chǎn)品的。為了到達(dá)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 2.1 采用專用IC的LED陣列驅(qū)動(dòng)電路 圖3是電路是采用兩塊塊專用 IC電路的LED驅(qū)動(dòng)電路，該電路采用IC1 VIPEr22A 是ST公司生產(chǎn)的智能功率開關(guān)集成模塊，內(nèi)部具有 PWM控制電路和一個(gè)0.7A/730V的 VDMO效應(yīng)功率管，IC2的型號(hào)為TSM1101該IC內(nèi)部具有2.5V的基準(zhǔn)電壓及兩個(gè)由 運(yùn)放器組成的比擬器， 從R6上取得LED的工作電流信號(hào)輸入到IC2中的CC比擬器，通過 比擬放大后，反應(yīng)到前級(jí)。從R

5、4和R5分壓器上取得LED的工作電壓信號(hào)，輸入到IC2中 的CV比擬器，通過比擬放大fll 圖2 2幾種效率較高的 LED驅(qū)動(dòng)電路 8個(gè)也 350mA 后也反應(yīng)到前級(jí)，兩個(gè)比擬器的反應(yīng)信號(hào)都是通過光電耦合器 型號(hào)SFH610A耦合到IC1控制極。IC1自身產(chǎn)生高頻信號(hào)來使自身的 VDMOSf不斷地 工作在導(dǎo)通與截止之間，當(dāng)電源電壓變化時(shí)造成 N3上電壓變化以及當(dāng) LED電流和電壓發(fā)生 變化時(shí)，這些信號(hào)都被反應(yīng)到 IC1控制極，使IC1產(chǎn)生的高頻信號(hào)的占空比或稱脈寬 發(fā)生變化，使自身的VDMO效應(yīng)功率管的導(dǎo)通/截止時(shí)間比例發(fā)生變化，從而到達(dá)使N2輸 出的電壓和電流實(shí)現(xiàn)恒定輸出的目的。圖 6中變壓

6、器N1是初級(jí)繞組，N2為次級(jí)功率輸出 繞組，N3是IC1的偏置工作繞組，N4是IC2的偏置工作繞組.從電路分析可看出， N2是附于隔離式平安電壓輸出 28V繞組，N4和N2與輸出電路直接連接，為了保證平安 標(biāo)準(zhǔn)的要求，輸出電路與和電網(wǎng)有直接連接的電路必須實(shí)現(xiàn)完全的隔離， 所以電路中反應(yīng)信 號(hào)通過高耐壓的光電耦合器再反應(yīng)到前級(jí)的， 變壓器內(nèi)的N2和N4與NI和N3之間在結(jié)構(gòu) 上必須滿足平安隔離變壓器的要求。 圖3電路的最大特點(diǎn)是： 1、 電源電壓在很寬的范圍內(nèi)工作時(shí)， 約180V 265V能保證LED的恒功率輸出，并 且LED可實(shí)現(xiàn)無頻閃輸出。 2、 IC2如果采用TSM104，可實(shí)現(xiàn)0 100

7、%的光輸出連續(xù)調(diào)節(jié)。 3、 實(shí)現(xiàn)平安隔離的平安電壓輸出，甚至是平安超低電壓輸出。 應(yīng)注意：N1和N2以及高頻變壓器磁芯是功率輸入和輸出的通道，整個(gè)電路的效率高 低主要取決于這三個(gè)因素。其它方面幾乎無潛力可挖。應(yīng)采用磁芯截面足夠的磁芯以及保持 N1和N2較低的電流密度，這樣才能使該電路的轉(zhuǎn)換效率到達(dá)較高的程度，當(dāng) LED輸出功 率為8W時(shí)，效率約在80% 85%之間，當(dāng)LED輸出功率為20M40W時(shí)，效率約在85% 90%之間。 圖4 2.2圖4是采用集成恒流源 NUD4001的LED驅(qū)動(dòng)電路，這一電路的顯著特點(diǎn)是當(dāng)電源 電壓在土 15%的范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，輸出波動(dòng) V 1%,可稱為恒功率驅(qū)動(dòng)電路，

8、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 A 2.8V時(shí)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(dá)70%左右。這一 IC電路的輸入電源可采用工頻交流， 但最好采用鹵鴇燈電子 變壓器作為前級(jí)，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(shí) 現(xiàn)口類電器的隔離絕緣輸出時(shí)，圖 4電路可用于II類燈具中，并且輸出端可以做成可觸及 3JWL1I 圖5 2.3 一種采用電容作限流元件的 LED驅(qū)動(dòng)電路 圖5的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到達(dá)了 全

9、部電源電壓，所以具有良好的限流特性， 當(dāng)電源電壓在土 10%波動(dòng)時(shí)，輸出電流也在v 10%內(nèi)波動(dòng)，只要在設(shè)計(jì)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(dòng)時(shí) 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(shí)，保證電容上的電壓能及時(shí)放掉，其阻值可 A 3MQ，每組串聯(lián)的LED中， 可加有一個(gè)IN4007二極管，當(dāng)兩組串聯(lián)的LED有一個(gè)內(nèi)部開路時(shí)，另一組有可能被反向電 壓擊穿，如串入一個(gè)IN4007二極管，那么可保護(hù)剩余的 LED不損壞，當(dāng)然IN4007的參加也 使效率略有下降，當(dāng)輸出電流30mA時(shí)，IN4007 的功耗約0.02W。對(duì)

10、于一體化小夜燈， 可省略IN4007，此時(shí)這一驅(qū)動(dòng)電路效率 A 90%。用此驅(qū)動(dòng)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(yuǎn)大于采用其它光源的小夜燈。此電路在 30 個(gè)LED串聯(lián)時(shí)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(shí)有100Hz的 頻閃，不適用于運(yùn)動(dòng)物的照明場合，并且使用時(shí) LED應(yīng)做成不可觸及，否那么將影響平安。 偵1 圖6 2.4 一種鹵鴇燈電子變壓器與電感限流結(jié)合的 LED驅(qū)動(dòng)電路 圖6電路是在原鹵鴇燈電子變壓器的根底上，利用高頻電感限流來實(shí)現(xiàn) LED的穩(wěn)定工 作。此電路的特點(diǎn)是，負(fù)載可根據(jù)電子變壓器功率的大小帶上幾組 LED,并

11、且可做到次級(jí)完 全隔離的平安特低電壓輸出，輸出電壓 12V此時(shí)每組的LED為3個(gè)，最高輸出電壓圖 5可以到25V/空載輸出電壓可以到 33V。由于采用了高頻電流來點(diǎn)亮 LED,所以輸出光的 頻閃現(xiàn)象根本可消除。輸出的限流電感，可以做得體積很小，每個(gè)電感的電感量僅為 0.05mH 0.2mH 根據(jù)LED的電流不同，采用不同電感量的電感 ，只要電感采用的線徑不 要太細(xì)，電子變壓器的調(diào)試水平較高，這一電路在輸出功率為 8M70W時(shí)，總體效率可達(dá) 80% 92%。此電路在線路功率A 25W時(shí)，還能全面滿足諧波和 EMI的要求。此電路在電 源電壓變化土 10%時(shí)，輸出給LED的功率變化土 20%所以應(yīng)保

12、證在額定電源電壓下，使輸 出給LED的功率適當(dāng)小于額定值，防止過電壓時(shí) LED超載引起過熱而影響使用壽命。 3 總結(jié) 綜上所述可以看出，LED驅(qū)動(dòng)電路無法省略限流的裝置， 限流裝置的阻抗越大， 提供應(yīng) LED驅(qū)動(dòng)電流的條件越好。但是此類元件應(yīng)具備自身承當(dāng)?shù)姆謮焊?，但功耗要小的特性，?那么將使具有較高效率的 LED因?yàn)轵?qū)動(dòng)電路的工作功耗太大而使總體系統(tǒng)的效率大為降低， 有悖于節(jié)能高效的宗旨。所以應(yīng)該采用電容、電感或有源開關(guān)電路等高效電路， 取代電阻或 串聯(lián)穩(wěn)壓電路來作為 LED驅(qū)動(dòng)器的限流主電路，這樣才能保證 LED系統(tǒng)的高效率。采用串 聯(lián)式集成恒功率輸出電路，可以使 LED的光輸出在很寬的電

13、源范圍內(nèi)保持恒定，但一般的 IC會(huì)因此而使效率有所下降。所以采用有源開關(guān)電路可以保證在較高的轉(zhuǎn)換效率下實(shí)現(xiàn)電 源電壓大幅度變化時(shí)恒定輸出功率。 LED照明驅(qū)動(dòng)電路低本錢高性能分析 2021-03-27 00:08 在實(shí)用新型專利“一種低本錢高性能 LED照明電路中提出了 “穩(wěn)流這一新概念， 如果這一概念得到專家認(rèn)可的話，這一概念從電子學(xué)角度可以說“填補(bǔ)了一項(xiàng)概念上的 空白，盡管它以前并沒有什么大用途。 一、 “濾波與“穩(wěn)壓 交流電源出現(xiàn)之后，就有 AC變DC的需要。要從 AC得到一個(gè)DC電源，我們先就得 進(jìn)行整流，但是整流輸出得到的電壓是半正弦波的，于是有個(gè)簡單的方法是在輸出端并 聯(lián)一個(gè)電容，

14、將電荷存起來，這就是濾波。對(duì)于對(duì)電源波動(dòng)要求不高的負(fù)載，只要濾波 就行了，但對(duì)于對(duì)電壓要求 ，要到達(dá)電池的電壓性質(zhì)差不多的電路來說，濾波就不行了， 而必須穩(wěn)壓。 濾波電路中最正確的有源濾波電路可以得到近似于直流的電源，但它依然不是穩(wěn)壓電 源。因?yàn)樗敵龅碾妷罕M管接近于直流，但卻會(huì)隨輸入交流電壓的升高而升高、隨負(fù)載 電流的增加而降低。但穩(wěn)壓電源的輸出電壓那么不會(huì)有這種變化。 簡單的穩(wěn)壓電源，為了保證輸出電壓的穩(wěn)定，當(dāng)輸入電壓升高時(shí)，它就得將過剩的 電能消耗在穩(wěn)壓電路上，因此，穩(wěn)壓電源會(huì)發(fā)熱，而濾波電源的發(fā)熱那么要小得多了。 二、 “穩(wěn)流與“恒流在有些電子電路中，因某種需要，我們要向其提供恒穩(wěn)的 電流，而不是穩(wěn)定的電壓，于是就產(chǎn)生了 “恒流電源。 但還有一類元件，它不允許電流有較大的波動(dòng)，也就是不能過流，但是，較小的電 流它也能工作，比方 LED就是這樣一種元件。這時(shí)我們只要向它提供根本上沒有波動(dòng)的 電流就行了，這個(gè)沒有濾動(dòng)的電流源就稱為“穩(wěn)流源，這類電流或使電流成為這類電 流就稱為穩(wěn)流。 三、 四個(gè)概念的比照 “穩(wěn)流和“濾波很相似，但不同的是，穩(wěn)流針對(duì)的對(duì)象是電流，而濾波針對(duì)