详解大功率LED 恒流驱动的设计原理

　　3. 4 PT4115 调光措施

　　PT4115 采用PWM 调光措施，当DIM 引脚电压低于0. 3 V 时关断LED电流，高于2. 5 V 时开启LED电流。

　　PWM调光措施相对于传统的线性调光，不影响LED的光效。PWM 调光的基本原理是保持LED 正向导通电流恒定，而通过控制电流导通和关断的时间比例，即控制每个周期电流导通的时间。PWM 调光的优势是LED 正向导通的电流一直是恒定的，LED的色度就不会像模拟调光一样会变化。PWM调光可以在精确控制LED 的亮度的同时，也保证LED 发光的色度。

　　线性调光是通过改变流过LED 的电流来调整光效的，流过LED 的电流的变化必然会影响LED 的色度。

　　因此，PWM调光相对传统的线性调光具有很大的进步。

　　3. 5 PT4115 频抖改善EMI 的原理

　　频率抖动技术（Frequency Jitter） 是一种从分散谐波干扰能量着手解决EMI 问题的新方法。频率抖动技术是指开关电源的工作频率并非固定不变，而是周期性地由窄带变为宽带的方式来降低EMI ，来减小电磁干扰的方法。

　　频率抖动技术通过扩展电源噪声频谱的方式降低了窄带EMI.对于可以抖动多少的振荡器频（fs） ，存在一些局限性。其中一些局限因素是开关损耗和磁路设计。为了将升压电感尽可能的保持较小，并将开关损耗保持在可控范围内，频率抖动应不超过基本频率的20 %至30 %.

　　3. 6 PT4115 的动态温度调节和过温保护

　　对于PT4115 具有动态温度调节的功能，并且，可以在此功能的基础上实现过温保护。

　　3. 6. 1 动态温度调节。

　　图5 动态温度调节原理图

　　从图5 中可见，DIM 端内部是一个1MΩ 的上拉电阻，连接到内部5V 电源上。DIM 端电压由内部上拉电阻和热敏电阻NTC 分压决定。从热敏电阻的特性可以知道，温度的变化会影响NTC 的阻值，进而影响DIM端电压，以实现PT4115 的动态温度调节。

　　3. 6. 2 过温保护的实现。

　　从图6 中可见，相对于图5 多了一个三极管，当温度升高时，NTC 电阻的阻值减小，其上的分压也减小，则相应的其下面电阻上的分压升高，当超过三极管的开通电压时， 三极管导通，DIM 端接地， 关断LED电流， 当温度降低时， IC 重启， 因此， 实现了PT4115 的过温保护。

　　图6 　过温保护的实现原理图

　　3. 7 PT4115 工程应用中的经验

　　1） 电感越大，工作频率越低，恒流效果越好；2） 输出电流越大，需要电感值越小，电感选择方便；3） 通常电感越大，功率开关的开关损耗越小，但相应的电感的损耗会增大；4） PT4115 内部自带过温保护功能，外部过温保护可设，对LED 实现双重保护；5） PCB 布线要尽可能的将铜箔与PT4115 的Ex2posed PAD 和GND 的接触面积增大，以利散热；6） 交流12V 整流管和续流二极管一定要选用低压降的肖特基二极管，以降低自身功耗；7） 电感选取时，其饱和电流要求为输出电流的1. 5 倍。

　　4 实验结果

　　4. 1 效率测定

　　采用实验室精密仪表，对PT4115 的输出效率进行了测量，现以输出为3 颗LED 串联负载为例，其结果见表1.

　　表1 不同输入电压下，输出效率测定

　　从表1 可见， PT4115 的整体供电效率维持在91 %以上，相对于当前市场上的恒流源，是一款效率高的产品。并且，单路可以实现驱动最多7 颗1W的LED 串联。由于，外围电路简单， IC 封装体积小，可以将恒流驱动和LED 负载整合在一块铝基板上，实现驱动、散热一体化的模组方案。

　　4. 2 实验波形

　　通过示波器采样肖特基二极管两端的波形，同样以3 颗LED 负载为例进行采样。

　　图7 输入电压12 V 负载为3 颗LED 串联时的波形

　　从波形图7 与可见斩波波形没有毛刺，因此，谐波含量比较低，恒流驱动损耗小。

　　5 小结

　　本文通过对各种常用驱动技术进行比较，得出大功率LED 应采用恒流驱动的结论。并且，详细介绍了基于PT4115 的大功率LED 恒流驱动的原理、优点、及其电路实现。同时， 也详细叙述了在采用PT4115 实现恒流驱动过程中的经验总结。最后对其实验结果进行了描述，证明了该驱动的合理性、高效性、简洁性等突出优点。该恒流驱动具有很强的工程实用性。