新闻中心

EEPW首页>光电显示>设计应用> 大功率LED恒流驱动方案选择及设计实例

大功率LED恒流驱动方案选择及设计实例

作者: 时间:2013-11-24 来源:网络 收藏
gn: justify; ">为保持IF恒定,DC/DC稳压器感知VFB,然后调整正端电压,使流经的电流保持恒定。这就是利用DC/DC稳压器FB反馈端实现恒压到恒流转换的原理。

本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/222003.htm

一般来说,DC/DC稳压器对VFB的变化有一个感知的范围,一旦选定,其工作电流IF的大小也就确定了,所选的电阻要保证VFB落在DC/DC稳压器容许的范围内。

以VFB等于1.25V为例,假设IF分别为15mA、350mA和700mA,采样电阻的功耗将分别小于20mW、400mW和800mW。对于1W的LED来说,采样电阻的功耗分别占到总电源消耗的2%、40%和80%。因此,采样电阻的设计对提高LED的功效至关重要,它应该选取尽可能小的数值。

由于直接将RFB连接FB端会造成RFB的功耗过大,所以在FB端和RFB之间放置一个运算放大器,以放大RFB采集到的电压VTAP(图2)。IF=VTAP/RFB=(VFB/RFB)*(1+RF/RI) (3)

通常,1WLED的典型工作电流为350mA,如果选择RFB等于1欧姆,则RFB的功耗为:

PRFB=I2*R=0.352*1=0.12W (4)

考虑运算放大器本身的功耗,RFB及其附属电路的功耗大约为1W LED功率的12%。这样就能在确保LED获得恒流供电的同时,将RFB的功耗降低到可以接受的水平,从而使LED两端的电压尽可能大,流经的电流也尽可能大。国家半导体按照这个原理工作的稳压器有LM2736和LM2734。

图4:从采样电阻直接获取反馈电压的设计LM2734是1A降压型稳压器。基于LM2734的电路(图3)利用LM321运算放大器获取采样电阻Rset上的电压,结合其它电阻和电容就可以构成一个完整、高效率的LED电路。在实际使用中,有些LED电路可以直接从采样电阻获取反馈电压,如图4所示。

图3中采样电阻Rset决定了恒流驱动电路的设计,而且对整个系统的效率有重要影响,因此仔细设计Rset对节省能源至关重要。图3和图4的详细设计文件请向国家半导体当地授权分销商索取。

一般来说,如果要求LED驱动电流的变化不超过标称值的5%至10%,那么采用精度为2%的电阻就足够了。LED驱动电流的典型波动范围是正负10%。由于采样电阻消耗的功率较大,应避免使用功率较小的贴片电阻。此外,LM3478方案适用于多个LED的恒流驱动,而基于LM5021的恒流驱动设计方案则针对220V AC/DC转换器的应用。

恒流驱动与散热的考虑

就电子电路系统设计而言,工程师在设计LED恒流驱动电路时首先要了解LED的恒流参数。目前LED芯片的制造商很多,国内外LED的差异主要在于相同电参数的情况下,流明数可能不同,因此设计工程师要清楚地认识到LED功率并不是决定发光效率的唯一参数。例如,同样是1W的LED,有的LED可以达到40流明的亮度,而有的只能达到20流明的亮度,这是因为LED光学效率还取决于材料和制作工艺等诸多环节。

有些设计工程师为提高发光效率而采取加大驱动电流的办法,例如,对于同一颗1W LED,加大驱动电流后,亮度可以从20流明提高到40流明,但是LED的工作温度也相应升高了。一旦温度超过LED的限温点,就会影响LED的寿命和可靠性,这是设计恒流驱动过程中需要注意的重要问题。


此外,LED照明系统的光学效率不仅仅取决于LED恒流驱动方案,还与整个系统的散热设计密切相关。为缩小体积,某些LED恒流驱动系统将LED驱动电路与散热部分贴近设计,这样容易影响可靠性。

一般来说,LED照明系统的热源基本就是LED灯本身的热源,热源太集中会产生热损耗,因此LED驱动电路不能与散热系统紧贴在一起。建议采取下列散热措施:LED灯采用铝基板散热;功率器件均匀排布;尽可能避免将LED驱动电路与散热部分贴近设计;抑制封装至印刷电路基板的热阻抗;提高LED芯片的散热顺畅性以降低热阻抗。

表1:大功率LED在寿命上具有很大优势新应用对驱动器的要求

大功率LED被称为“绿色光源”,它将向大LED电流(300mA 至1.4A)、高效率(60至120 流明/瓦)、亮度可调的方向发展。

由于大功率LED在寿命上具有很大优势(表1),所以发展前景非常广阔,其中最被看好的照明应用是汽车、医疗设备和仪器仪表及其它特种照明环境。但这些应用对LED驱动系统设计也提出了新的要求,包括:输入电压范围一般要求为6V到24V;具有冲击负载保护、反相和过压保护;待机功耗非常低;低带隙基准以减少电流检测损耗以及具有PWM调整亮度的功能等。

针对这些需求,美国国家半导体公司提供了全系列LED驱动器设计方案(见表2),可以为用户提供全面的LED驱动器解决方案。

LED



评论


相关推荐

技术专区

关闭