LED驅(qū)動電源原理

1、精品文檔LED驅(qū)動電源原理本文介紹LED驅(qū)動電源原理超高亮 LED 的特性（圖 1 ）為正向電流 (IF) 和正向壓降 (VF) 的關(guān)系曲線，由曲線可知，當(dāng)正向電壓超過某個閾值( 約 2V) ，即通常所說的導(dǎo)通電壓之后，可近似認(rèn)為，IF 與 VF 成正比。見表是當(dāng)前主要超高亮LED的電氣特性。由圖可知，當(dāng)前超高亮 LED的最高 IF 可達 1A，而 VF 通常為2 4V。（圖 1）由于 LED 的光特性通常都表述為電流的函數(shù)，而不是電壓的函數(shù)，（圖2）是光通量 ( V)與 IF 的關(guān)系曲線，因此，采用恒流源驅(qū)動可以更好地控制亮度。此外，LED的正向壓降變化范圍比較大( 最大可達1V 以上 )

2、，而由（圖1）中的 VF-IF曲線可知， VF 的微小變化會引起較大的，IF 變化，從而引起亮度的較大變化。所以, 采用恒壓源驅(qū)動不能保證LED 亮度的一致性， 并且影響LED的可靠性、 壽命和光衰。 因此，超高亮 LED通常采用恒流源驅(qū)動。（圖 2）（圖 3 ）是 LED 的溫度與光通量( V) 關(guān)系曲線，由（圖3）可知光通量與溫度成反比，85時的光通量是25時的一半，而一40時光輸出是25時的 1.8 倍。溫度的變化對LFD 的波長也有一些影響，因此，良好的散熱是LED保持恒定亮度的前提。（圖 3 ）是 LED 的溫度與光通量( V) 關(guān)系曲線。1歡迎下載精品文檔（圖 3）一般 LED驅(qū)動

3、電路介紹由于受到 LED功率水平的限制， 通常需同時驅(qū)動多個LED以滿足亮度需求， 因此，需要專門的驅(qū)動電路來點亮LED。下面簡要介紹LED 概念型驅(qū)動電路。阻限流電路如（圖 4）所示，電阻限流驅(qū)動電路是最簡單的驅(qū)動電路，限流電阻按下式計算。（圖 4）式中：Vin 為電路的輸入電壓：IF為 IED 的正向電流 ; VF 為 LED在正向電流IF 時的壓降 ; VD 為防反二極管的壓降( 可選); y為每串 LED的數(shù)目 ; x為并聯(lián) LED的串?dāng)?shù)。由上圖可得LED的線性化數(shù)學(xué)模型為式中：Vo 為單個 LED的開通壓降 ; Rs為單個 LED的線性化等效串聯(lián)電阻。2歡迎下載精品文檔則上式限流電阻

4、的計算可寫為當(dāng)電阻選定后，電阻限流電路的IF 與 VF 的關(guān)系為由上式可知電阻限流電路簡單，但是，在輸入電壓波動時，通過LED的電流也會跟隨變化，因此調(diào)節(jié)性能差。另外，由于電阻R 的接人損失的功率為xRIF ，因此效率低。線性調(diào)節(jié)器介紹線性調(diào)節(jié)器的核心是利用工作于線性區(qū)的功率三極管或MOSFFET作為一動態(tài)可調(diào)電阻來控制負(fù)載。線性調(diào)節(jié)器有并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種。（圖 5） a 所示為并聯(lián)型線性調(diào)節(jié)器又稱為分流調(diào)節(jié)器( 圖中僅畫出了一個LED，實際上負(fù)載可以是多個LED串聯(lián)，下同 ) ，它與 LED 并聯(lián)，當(dāng)輸入電壓增大或者LED 減少時，通過分流調(diào)節(jié)器的電流將會增大，這將會增大限流電阻上的壓降，以

5、使通過LED的電流保持恒定。由于分流調(diào)節(jié)器需要串聯(lián)一個電阻，所以效率不高，并且在輸入電壓變化范圍比較寬的情況下很難做到恒定的調(diào)節(jié)。（圖 5 ）b 所示為串聯(lián)型調(diào)節(jié)器，當(dāng)輸入電壓增大時，調(diào)節(jié)動態(tài)電阻增大，以保持 LED上的電壓 ( 電流 ) 恒定。（圖 5）由于功率三極管或 MOSFET管都有一個飽和導(dǎo)通電壓，因此，輸入的最小電壓必須大于該飽和電壓與負(fù)載電壓之和，電路才能正確地工作。開關(guān)調(diào)節(jié)器介紹上述驅(qū)動技術(shù)不但受輸入電壓范圍的限制，而且效率低。在用于低功率的普通LED驅(qū)動時，由于電流只有幾個 mA，因此損耗不明顯，當(dāng)用作電流有幾百mA甚至更高的高亮LED的驅(qū)動時，功率電路的損耗就成了比較嚴(yán)重。

6、3歡迎下載精品文檔的問題。開關(guān)電源是目前能量變換中效率最高的，可以達到90%以上。 Buek、Boost 和 Buck-Boost等功率變換器都可以用于LED的驅(qū)動，只是為了滿足LED的恒流驅(qū)動，采用檢測輸出電流而不是檢測輸出電壓進行反饋控制。（圖 6） (a) 為采用 Buck 變換器的LED驅(qū)動電路，與傳統(tǒng)的Buek 變換器不同，開關(guān)管S 移到電感L 的后面，使得 S 源極接地，從而方便了S 的驅(qū)動， LED 與 L 串聯(lián)，而續(xù)流二極管D 與該串聯(lián)電路反并聯(lián)，該驅(qū)動電路不但簡單而且不需要輸出濾波電容，降低了成本。但是，Buck 變換器是降壓變換器，不適用于輸入電壓低或者多個LED串聯(lián)的場合。（圖 6）（圖 6 ）(b) 為采用 Boost 變換器的LED驅(qū)動電路， 通過電感儲能將輸出電壓泵至比輸入電壓更高的期望值，實現(xiàn)在低輸入電壓下對LED的驅(qū)動。優(yōu)點是這樣的驅(qū)動IC 輸出可以并聯(lián)使用，有效的提高單顆LED功率。（圖 6）(c) 為采用 Buck Boost 變換器的LED驅(qū)動電路。 與 Buek 電路類似， 該電路 S的源極可以直接接地，這樣方便了S 的驅(qū)動。 Boost 和 Buck-Boosl變換器雖然比Buck 變換器多一個電容，但是，它們都