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(多图) 基于升降压转换器的LED照明驱动器设计

来源:电子元器件应用?? 2006年06月16日 ?? 收藏0

?????? 虽然在输出电压可能高于也可能低于输入电压时,峰值电流模式控制的非连续升降压转换器是LED驱动器的一个不错选择。但是,采用这种升降压转换器来设计驱动器时,LED电压的变化会改变LED电流,LED开路将导致输出端产生过高的电压,从而损坏转换器。本文将详细讨论这种用于LED的转换器设计,并给出多种克服其固有缺点的方法。?

?????? 发光二极管(LED)的应用已有很多年,随着最新技术的进步,它们正逐渐成为照明市场中强有力的竞争者。新的高亮度LED具有很长的寿命(约10万小时)和很高的效率(约30流明/瓦)。过去三十多年来,LED的光输出亮度每l8~24个月便会翻一番,而且这种增长势头还会持续下去,这种趋势称为Haitz定律,相当于LED的摩尔定律。

?????? 从电气上来说,LED与二极管类似,它们也是单向导电(尽管它们的反向阻断能力并不太好,高的反向电压很容易损坏(LED),并具有与

常规二极管类似的低动态阻抗V-I特性。另外,LED一般都有安全导通时的额定电流(高亮度LED的额定电流一般为350mA或700mA)。通过额定电流时,LED正向压降的差异可能比较大,通常350mA白光LED的压降在3~4V之间。

?????? 驱动LED需要受控的DC电流。为了使LED的使用寿命长些,LED电流中的纹波必须很低,因为高纹波电流会使LED产生较大的阻性功耗,降低LED使用寿命。LED驱动电路需要更高效率,因为总体效率不仅取决于LED本身,也与驱动电路有关。而工作于电流控制模式的开关转换器是满足LED应用的高功率及高效率要求的理想驱动方案。

?????? 驱动多个LED也需要仔细考虑。图1是LED的串并联连接电路。其中图1(a)为LED的并联连接电路。图1(h)是LED的串联连接电路。由于各个LED的动态阻抗和正向压降不相同,因此,如果没有外部均流电路(如电流镜像),就不可能保证流过LED上的电流相同;此外,由于一个LED 出现故障将使LED串断开,从而致使所有LED电流在剩下的LED串之间分配,这将导致LED串上的电流增大,从而可能损坏LED。因此,出于上面两个原因,设计时一般不用如图1(a)那样的并联LED电路。

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?????? 因此,更好的做法是将LED串联起来。但该方法的缺点是,如果一个LED 出现故障,则整个LED串将停止工作。让剩下的LED串继续工作的一个简单办法是将一个齐纳二极管(其额定电压大于LED的最高电压)与每个(或每组)LED并联,如图1(b)所示。这样,任何一个LED发生故障后,其电流都会流到相应的齐纳二极管上,LED串的其余部分仍可正常工作。

?????? 基本的单阶开关转换器可分为三类:降压转换器、升压转换器和升降压转换器。当LED串的电压低于输入电压时,降压转换器图2(a)是理想的选择;当输入电压总是低于串输出电压时,则使用升压转换器比较合适图2(b);当输出电压可能高于也可能低于输入电压时(由输出或输入变化引起),则采用升降压转换器图2(c)比较合适。升压转换器的缺点是,输入电压的任何瞬变(可使输入电压升高并超过输出电压)都会导致LED上流过很大电流(由于负载的低动态阻抗),从而损坏LED。升降压转换器也可代替升压转换器,因为输入电压的瞬变不会影响LED电流。

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LED? 驱动器? 升降压?

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