LED驅動器特性分析
發布時間：2012-3-21 21:02
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基于電壓－電流的變化率特性，LED驅動器需要一個符合要求的設計，所以了解它們的特性和基于特定應用選擇適當的驅動電路是至關重要的。這樣專用的驅動電路才能為這些LED提供額定的電壓和電流，為它們正常工作創造一個良好的條件。 要達到發光的目的，LED需要一個正向電壓來讓電流流動。因此LED驅動器要為LED提供正向偏壓以便使其發光。LED的發光等級或亮度通常與正向電流的大小成正比。另外，通過LED的電流不應該超過設備規定的額定電流，否則可能造成永久傷害。因而恒定電流驅動電路是將電流控制在驅動LED的正確水平的理想方案。換句話說，LED驅動電路就是一種提供恒定電流而非恒定電壓的電源轉換電路。LED驅動電路最少應該包含一個電壓檢測電路和一個電流開關電路。 當電壓檢測電路探測到電源的不同電壓等級時，會向電流開光電路發送一個信號，然后電流開關電路被自動激活，使用預先確定的電流值來對LED的電氣設置進行重新調整，從而有效點亮盡可能多的LED。 線性驅動器 線性穩壓器通過在穩壓器輸出端和接地節點之間連接一個電流采樣電阻，可以提供一個產生恒定電流的簡單方法。該穩壓器的恒定輸出電壓通過反饋電阻來產生恒定電流。電源參考電壓和電流采樣電阻決定了LED的電流。線性穩壓器通常用于驅動低功率LED，比如像PDA這樣的便攜式設備的背光燈。這些LED的典型電流值在15 mA到25 mA之間，Vf在3.0 V到3.4V之間。如果線性驅動器用于為多個LED供電，則這些LED應該串聯，以確保通過所有LED的電流相同，從而使發光量大致相等。 線性驅動器的優點是方案的成本和電磁干擾較低，因為線性穩壓器只需要在驅動IC周圍放置幾個電阻，并不會使用開關元件。由于線性驅動器需要輸出很高的電壓以便提供LED電流，因此這種方案的缺點是效率較低，即LED電壓與電源電壓的比值較低。線性穩壓器的主要局限性是電源電壓總是高于LED電壓，因而線性電壓源無法提高輸出電壓，而只能將電壓降低到一定的程度。這種低效率會造成發熱問題。 開關驅動器 對于較寬輸入范圍的高電流應用來說，諸如上面所提到的簡單驅動器方案會產生較高的發熱量和較低的效率。而具有恒定電流輸出的開關驅動器則是驅動大功率LED的首選。該驅動器通常用于對串聯的電感和LED負載或并聯的電容和LED上的供電電壓進行開關控制。該電感或電容則用于當開關開啟時保存電能；然后在開關關閉是為LED提供電流。與線性驅動器不同，開關驅動器可以配置實現電壓遞減(buck)，遞增(boost)或兩者共存的功能。因此很明顯開關驅動器允許LED在較寬的輸入電壓范圍上工作。除了具有恒定發光量的電流調整功能，它們還能將電能損失降到最低。毋庸置疑的是開關穩壓器比線性穩壓器更有效率。然而與線性穩壓器相比，開關驅動器成本更高并且需要針對EMI問題進行謹慎的設計。為了通過適當的方式來驅動LED，需要找到一個最令人滿意的性能價格比。 PWM調光 許多LED應用都需要調光功能，比如LED背光或建筑照明調光。通過調整LED的亮度和對比度可以實現調光功能。簡單的降低器件的電流也許能夠對LED發光進行調整。但是讓LED在低于額定電流的情況下工作會造成許多不良后果，比如色差問題。 取代簡單電流調整的方法是在LED驅動器中集成脈寬調制(PWM)控制器。PWM的信號并不直接用于控制LED，而是控制一個開關，例如一個MOSFET，以向LED提供所需的電流。PWM控制器通常在一個固定頻率上工作并且對脈寬進行調整，以匹配所需的占空比。當前大多數LED芯片都使用PWM來控制LED發光。為了確保人們不會感到明顯的閃爍，PWM脈沖的頻率必須大于100 Hz。 PWM控制的主要優點是通過PWM的調光電流更加精確，這樣就最大程度的降低了LED發光時的色差。 LED驅動器的其他特性 由于能夠發出比傳統照明光源更多的光，高亮度LED在許多照明應用中占領了一席之地。但是這些LED會產生比傳統LED更多的熱量。因此，LED驅動器需要過熱保護功能以避免在持續工作中被發出的熱量所損壞。 用一個熱敏電阻可以實現一個過熱保護電路，用于當溫度達到預設值時切斷LED的電源。除了過熱保護，還有其他的安全問題需要考慮，例如短路保護和斷路保護。 |
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