LM2734大功率LED恒流驱动电路的设计
技术:LED恒流驱动电源设计的步骤
技术:LED恒流驱动电源设计的步骤电源联盟---高可靠电源行业第一自媒体在这里有电源技术干货、电源行业发展趋势分析、最新电源产品介绍、众多电源达人与您分享电源技术经验,关注我们,搜索微信公众号:Power-union,与中国电源行业共成长!LED灯作为一种新的照明用光源,正在逐渐得到大规模和大范围内的应用;决定LED灯的性能和寿命的核心部分是LED恒流驱动电路,LED灯的寿命(光亮度衰减)与驱动电流的稳定性和电流纹波或杂讯息息相关。
本文以交流AC供电到输出恒定直流DC为例,设计中必须进行的几个步骤,搞定LED恒流驱动电源设计。
第一步:明确所设计LED驱动反激电源技术要求我们今天先从AC-DC用单端正激式开关电源拓扑开始,因为它是一种小型、经济,也是开关电源应用较多一种,并且它功率输出在50~200W是最合适的。
设计技术要求如下:输入电压:交流220V±10%纹波电压UP:0.5V输出电压UO:15V 输出波动电流IP:±0.1A输出电流IO:10A 占空比:D max=0.42第二步:LED恒流反激电源设计步骤1,总体流程图如同开关电源设计一样,LED驱动反激电源也是先进行总体考虑,然后对电源各部分分别进行设计,接下来就是设计总体和辅助功能,最后进行测试和设计优化的。
下面设计步骤流程:2. 驱动电源模块功能图第三步:变压器设计1、输出变压器次级电压U2计算UL是输出扼流圈在内次级线圈的电压降,Uf是输出二极管的正向电压。
最低的次级电压U2min为:设: (设定肖特基二极管),则2、初、次级线圈计算输入直流电压U1的最小值使用按输出电路计算求得的U1min值。
根据中国输配电情况U1=200~253V,则变压比N为根据输出容量磁心尺寸关系表3-4 [2] 选取EI-30。
它的有效面积为S=111mm2。
磁心材质相当于TDK的H7C4,最大工作磁道密度Bm可从图3-4中查得.实际使用时的磁心温度约100℃,且要选择能保持线性范围的Bm,即0.3T以下。
论文大功率LED恒流驱动电路的研究与设计说明
目录摘要IVABSTRACTⅣ第一章绪论11.1白光LED发展的背景和意义11.2大功率LED发光原理31.3白光LED的发展简介31.4课题介绍与研究意义4第二章大功率LED驱动电路52.1白光LED的伏安特性62.2白光LED的连接方式72.2.1 串联驱动72.2.2 并联驱动82.2.3 混联驱动82.3大功率LED驱动电路的发展趋势8 2.4大功率LED驱动现状研究102.4.1 电阻限流电路102.4.2 线性控制电路112.4.3 电荷泵升压电路112.4.4 开关变换电路12第三章脉宽调制型(PWM)开关电源原理133.1电压控制模式143.2电流控制模式17第四章 LED恒流驱动电路设计19 4.1大功率LED驱动芯片的比较19 4.2LT3755芯片介绍204.3LT3755工作原理234.4设计电路24第五章总结27参考文献289致30大功率白光LED恒流驱动电路的研究与设计摘要近年来,大功率白光LED因其高效、节能、环保、寿命长、高可靠性等优点逐渐在照明领域获得广泛应用,已经开始替代白炽灯、荧光灯等传统照明光源,成为21世纪的新一代照明光源。
大功率白光LED产业的蓬勃发展有力地推动了LED驱动集成电路产业的前进,孕育着巨大的商机。
论文在简要介绍大功率LED的发光特性、伏安特性与其驱动方案的基础上,详细分析了Buck拓扑结构、PWM调制型开关电源电流控制模式和电压控制模式的优缺点,提出了一种基于PWM调制型Buck模式开关电源恒流驱动电路原理,利用LT3755芯片驱动大功率白光LED的设计电路。
该驱动电路具有1000:1高调光比(PWM调光)、低电流消耗、高效率、欠压保护、短路保护和开路LED保护等功能,适合驱动高亮度大电流LED。
[关键词]:大功率LED、开关电源、PWM、恒流驱动、LT3755AbstractIn recent years,Semiconductor lighting is widely used and is gradually replacing the incandescent and fluorescent lighting due to its advantages over conventional lighting of high efficiency,low energy consumption,low pollution,long lifetime and high reliability.The boom of high power white LED greatly promotes the development of integrated circuits for driving LED,which generates the enormous business opportunities.The thesis briefly introduces the characteristics of luminous flux curve and I-Vcurve of high power LED and its driving methods. Theoperating principles of Buck converter for driving High PowerLED are analyzed in detail. Compared with other drivingmode, switching power technology has high efficiency, so the thesis givesa LED buck mode driver using Chip LT3755 based on switching power technology. The driver in thispaper is a high frequency step-down DC-DC converter with the features of low power loss, high efficiency, 1000:1 PWM dimming,short-circuit protection, open-voltage protection, and is ideal for driving high current LED.Key words:high-power LED, Switching Power, PWM, constant-current driving,LT3755第一章绪论在电光源发展的一百多年来,光源照明电器己经经历了三个重要的发展阶段,这三个阶段的代表性光源分别为白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯。
LED显示屏恒流驱动电路的设计(精)
L ED 显示屏恒流驱动电路的设计①堵国梁, 史小军, 朱为摘要:本文介绍了L ED 显示屏常规型驱动电路的设计方式及其存在的缺陷, 提出了简单的L ED 显示屏恒流驱动方式及电路的实现。
关键词:L ED 显示屏动态扫描驱动电路中图分类号:TN 873+. 93文献标识码:A 文章编号:1005-9490(2001 03-0252-051引言L ED 显示屏是80年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体, 它利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元, 组成大面积显示屏幕, 以其可靠性高、使用寿命、环境适应能力强、性能价格比高、使用成本低等特点, 在信息显示领域已经得到了非常广泛的应用[1]。
L ED 显示屏主要包括发光二极管构成的阵列、驱动电路、控制系统及传输接口和相应的应用软件等, 其中驱动电路设计的好坏, 对L ED 显示屏的显示效果、制作成本及系统的运行性能起着很重要的作用。
所以, 设计一种既能满足控制驱动的要求, 同时使用器件少、成本低的控制驱动电路是很有必要的。
本文就常规型驱动电路的设计作些分析并提出恒流驱动电路的设计方式。
2L ED 显示屏常规驱动电路的设计L ED 显示屏驱动电路的设计, 与所用控制系统相配合, 通常分为动态扫描型驱动及静态锁存型驱动二大类。
以下就动态扫描型驱动电路的设计为例为进行分析:动态扫描型驱动方式是指显示屏上的4行、8行、16行等n 行发光二极管共用一组列驱动寄存器, 通过行驱动管的分时工作, 使得每行L ED 的点亮时间占总时间的1 n , 只要每行的刷新速率大于50H z , 利用人眼的视觉暂留效应, 人们就可以看到一幅完整的文字或画面[2]。
常规型驱动电路的设计一般是用串入并出的通用集成电路芯片如74HC 595或M C 14094等作为列数据锁存, 以8050等小功率N PN 三极管为列驱动, 而以达林顿三极管如T IP 127等作为行扫描管, 其电路如图1所示。
LED驱动电源恒流电路方案设计详解
LED驱动电源恒流电路方案设计详解一、引言LED(Light Emitting Diode)作为一种新型的发光元件,由于其高效、长寿命、低功耗和环保等特点,已经广泛应用于照明、显示、通信和汽车行业等领域。
由于LED的亮度与注入电流之间的关系呈非线性特性,为了确保LED的工作性能和寿命,必须采用恒流驱动方式。
本文将详细介绍LED驱动电源恒流电路方案设计的各个重要部分和关键参数。
二、基本原理恒流驱动的LED电源主要通过对驱动电流进行精确控制来保持LED的亮度恒定。
常见的恒流驱动方式有线性调整电流、PWM调光和开关电源调整电流等,其中开关电源调整电流方式具有成本低、效率高和体积小等优点。
三、方案设计1.整流电路:将交流电转换为直流电的整流电路是LED驱动电源的基础,常见的整流电路有整流桥式电路和谐振电路等。
整流电路应具备稳定的输出电压和低的纹波电流。
2.滤波电路:滤波电路主要去除整流电路输出的纹波电压和纹波电流,以保证输出电压和电流的稳定性。
常见的滤波电路有电容滤波和电感滤波等。
3.恒流控制电路:恒流控制电路是LED驱动电源中最重要的部分,其主要功能是确保输出电流的稳定性,以保障LED的亮度和寿命。
常见的恒流控制方法有反馈控制和开环控制两种。
在反馈控制中,可以通过调整电阻、电流比较器和反馈回路等来控制输出电流。
开环控制则主要通过设置器件的参数来实现,如电阻、电感和电容等。
4.保护电路:保护电路主要用于预防LED驱动电源过压、过流和过温等异常情况,以保护LED的正常工作和延长其寿命。
常见的保护电路有过压保护、过流保护和过温保护等。
四、关键参数1.输出电流:输出电流是LED驱动电源中最关键的参数之一,它决定了LED的亮度和寿命。
输出电流应根据LED的特性和应用场景来确定,一般常见的输出电流为350mA、500mA和700mA等。
2.输出电压:输出电压是LED驱动电源的另一个重要参数,它应根据所驱动的LED串联电压来确定。
大功率LED照明恒流驱动电源的设计(精)
大功率LED照明恒流驱动电源的设计2009/9/29/11:38 来源:今日电子/21ic在当今全球能源紧缺的环境下,节约能源已成为大势所趋。
同时,国家也大力倡导节能减排,已结束的2008年北京奥运会和即将到来的2010年上海世博会都不约而同地以绿色节能为主题,这就给中国LED照明产业的发展带来了巨大的历史机遇。
大功率LED具有光效高、低功耗、寿命长、稳定性高、光色纯、安全性好、可控性强等优点,正逐步取代以往的光源,开始广泛运用于全彩显示屏、交通信号灯、汽车车灯、背景光源、景观照明、特种工作照明等,成为照明领域的新一代绿色光源。
据国内有关机构预测,在奥运、世博的强力带动下,中国LED照明市场规模将从2007年的48.5亿元快速增长至2010年的98.1亿元。
有关专家分析认为,中国LED照明产业将在2010年前后迎来新的发展高峰。
问题的提出一般来说,大功率LED的功率至少在1W以上,目前比较常见的有1W、3W、5W、8W和10W。
其被称为“绿色光源”,正朝着大电流(300mA~1.4A)、高效率(60~120lm/W)、亮度可调的方向发展。
然而,大功率LED的发光强度是由流过LED的电流决定的,电流过强会引起LED的衰减,电流过弱会影响LED的发光强度,因此LED驱动需要提供恒流电源,以保证大功率LED使用的安全性,还需要满足预期的亮度要求,并保证各个LED亮度、色度的一致性。
所以,传统上用于驱动灯泡(钨丝、日光灯、节能灯、钠灯等光源的电源并不适合直接驱动大功率LED。
用市电驱动大功率LED也需要解决降压、隔离、PFC(功率因素校正)和恒流问题,还需有较高的转换效率。
目前,市场上有上千款关于大功率LED恒流驱动的专用芯片,国内有广鹏(ADDtek、点晶(SITI、晶锜(SCT、华润矽威(PT,国外有美国的超科(Supertex、德州仪器(TI)、美信、国半、英国的捷特科(Zetex)等知名厂家。
大多专用芯片采用迟滞型转换器,低电压输入范围,可升压、可降压、PWM控制、功率开关可内置或外置、输出电流可以达到1.5A,内置过压、欠压、开路/短路和温度保护电路等。
(完整版)LED灯恒流驱动电源设计指导书(新)
LED高效恒流驱动电源的设计指导书第1章绪论1.1 LED工作原理1。
1。
1 LED发光原理发光二极管(LED)是一种将把电能变成光能的器件,发光二极管的主要部份是由p型半导体和n型半导体组成的晶片,在P型半导体中,空穴占有绝对地位,而在N型半导体中电子占绝大多数。
在这两者之间是p-n结.的大体工作过程是一个电变光的过程,当LED的p-n结由外部电路加上正向偏压时,P区的正电荷将向N区扩散,同时N区的电子也向P区扩散,电子与空穴结合然后释放能量,一部分能量由光的形式散发出来,这就是发光的原因。
不同大小的能量水平的差异,频率和波长的光的不同,相应的光的颜色是不同的,这便是LED发光原理。
1.1.2 LED光源的特点1超低能耗比起传统的白炽灯为首的白炽灯,至少节省20%以上的电量,节约了资源。
2超长寿命传统的节能灯的寿命是2000~8000小时,而LED照明灯寿命可达5万~10万小时。
3响应时间短LED灯的响应时间比传统的照明灯快几个数量级.4工作电压低LED的驱动电源既可以是高压电源又可以是低压电源,相比传统的照明灯,它更加适应电压的变化,电压发生变化的时候不容易损坏。
5绿色环保符合欧盟标准,不会造成环境污染,并且LED可以被回收利用.6坚固可靠LED完全封装在循环氧树脂里面的LED,它比传统照明灯更加坚固不易损坏。
7不招蚊虫因LED用二极管发光技术,使用的冷光源,所以不招蚊虫。
8自选颜色可以通过不同的设计以及电流的大小来改变LED的颜色.如小电流时为红色的LED,随着电流的增加,可以依次变为橙色,黄色,最后为绿色.目前白色LED发光效率已经突破120LM/W,是白炽灯15LM/W的8倍,是荧光灯50LM/W的2倍多。
LED的光谱中没有紫外线和红外线成分,所以有害辐射小。
在散热良好的情况下,LED的光通量半衰期大于5万小时以上,可以正常使用20年,器件寿命一般都在10万小时以上,是荧光灯寿命的10倍,是白炽灯的100倍。
led恒流驱动设计方案
06 结论与展望
设计总结与成果
01
高效稳定驱动
通过采用恒流驱动技术,LED灯具能够获得稳定一致的电流,确保亮度
均匀且防止LED过热损坏,有效延长LED灯的使用寿命。
02
节能环保
恒流驱动能够降低能耗,提高电能利用效率,同时LED作为绿色环保光
源,无频闪、无红外和紫外辐射,符合环保节能的时代趋势。
03
长时间老化测试:对LED驱动器进行长时间老化 测试,观察其性能变化,以评估驱动器的使用寿 命和稳定性。
温度特性测试:在不同环境温度下测试LED驱动 器的恒流性能,验证驱动器的温度稳定性和可靠 性。
通过以上PCB布局与布线设计、恒流驱动电路的 实现以及测试方法与设计验证,可以完成LED恒 流驱动设计方案。这一方案将有助于实现LED灯 具的高效、稳定驱动,提升整体照明效果。
恒流驱动电路的实现
驱动芯片选择
选择合适的恒流驱动芯片,如基 于PWM调光功能的芯片,可以实 现LED灯光的恒流驱动和调光控 制。
外围电路设计
根据驱动芯片的数据手册,设计 合适的外围电路,如电源滤波电 路、过温保护电路等,以确保恒 流驱动电路的稳定工作。
测试方法与设计验证
恒流精度测试:通过电子负载仪等测试设备,测 试LED驱动器在不同输入电压和负载条件下的恒 流精度,确保恒流驱动器的性能满足设计要求。
电源电路设计
输入电压范围选择
根据实际应用场景,选择合适的 输入电压范围,确保电源电路能 够正常工作并稳定输出所需电压
。
电源转换效率优化
采用高效率的电源转换芯片和电 路拓扑结构,降低电源电路的能
耗,提高整体效率。
过压、过流保护
在电源电路中设计过压、过流保 护机制,防止因异常电压或电流 导致的损坏,确保LED恒流驱动
LED恒流驱动电路(精)
中国照明网技术论文·LED照明驱动只占照明系统成本的很小部分,但它关系到整个系统性能的可靠性。
目前,美国国家半导体公司的驱动方案主要定位在中高端照明和灯饰等市场。
灯饰分为室内和室外两种,由于室内灯所应用的电源环境有和转换器两种方式,所以驱动芯片的选择也要从这两方面考虑。
中国照明网技术论文·LED照明图:可变电流和可变电压基本电路中国照明网技术论文·LED照明中国照明网技术论文·LED照明分为交流输入和交流输入。
交流电是酒店中广泛应用的卤素灯的电源,现有的可以在保留现有交流的条件下进行设计。
针对替代卤素灯的设计,美国国家半导体的主要优势是体积小、可靠性高、输出电流高达,恰好适合卤素灯灯口直径小的特点。
取代卤素灯之后,LED灯一般做成1W或3W。
LED灯与卤素灯相比有两大优势:(1光源比较集中,1W照明所获得的亮度等同于十几瓦卤素灯的亮度,因此比较省电;(2 LED灯的寿命比卤素灯长。
LED灯的主要弱点是灯光的射角太窄,成本相对较高。
但从长远来看,由于LED灯的寿命较长,所以还是具有非常大的成本优势。
220V AC/DC转换器(例如LM5021主要锁定舞台灯和路灯市场。
图2:RFB计算2. DC/DC转换器目前,LED手电筒占据了DC/DC转换器的绝大部分需求量。
手电筒采用的LED功率基本上是1W,供电方式包括锂电池和镍锌电池、碱性电池等。
3W 手电筒的应用一直还存在一些难点,因为3W LED灯本身需要散热,散热装置的体积大,从而在一定程度上削弱了LED灯体积小的优势。
此外,由于3W LED灯的电流高达700mA,一次充电后的电池使用时间缩短。
尽管如此,对于上述应用国家半导体提供LM3475、LM2623A和LM3485等方案。
矿灯也是LED灯的主要应用领域之一,它属于特种照明行业,需要专业的认证标准,中国对LED在矿灯领域的应用一直都很重视。
目前,LED设计行业存在对特种行业的需求认识不足的问题,设计中常采用一些不切实际的、新奇的设计方案。
任务书、开题报告-大功率LED恒流开关电源的研制
湖北文理学院毕业论文(设计)任务书毕业论文(设计)大功率LED恒流开关电源的研制学生姓名张巍专业自动化班级08 指导教师王见乐一、毕业论文(设计)的主要内容及要求:1、简单介绍为什么要设计大功率LED恒流开关电源。
2、介绍自己设计的大功率LED恒流开关电源可能的特点。
3、选择合适的恒流开关电源设计方案、设计具体功能模块。
4、设计出大功率LED恒流开关电源整体电路原理图和PCB图。
二、毕业论文(设计)应收集的资料及主要参考文献:[1]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2000:59-67[2]黄俊,秦祖荫.电力电子自关断器件及电路[M].北京:机械工业出版社,1991:81-93[3] 陈伯时主编.电力拖动自动控制系统[M].北京: 机械工业出版社,1992:102-105[4]张立,赵永健主编.电力电子变流技术[M].上海:上海交通大学出版社,1993:21-30[5] 张兰红,陈道炼,尹春.电流控制型反激变换器分析与研究[J].电力电子技术,2001,Vol.35,No.3:11-13[6] 周志敏.开关电源的分类及应用[M].电子工业大学出版社,2001,11:36-39[7] 沙占友.单片开关电源最新应用技术[M].机械工业出版社,2003,02:101-103[8] 李希茜.高频变压器的设计[ J ].现代电子技术,2001,9 :7-8[9] 黎健荣.开关电源中的高频变压器设计[J ].机械与电子,2007:12-13[10] 胡江毅.反激变换器的应用研究[D].南京:南京航空航天大学,2003:10-12[11] Power Integrations TOPSwitch-HX Product Application Guide[J].2007,05:02[12] 吕征宇,陈国柱,钱照明.开关电源中传导差模EMI的抑制方法[C].浙江省电源学会第七届学术学位论文集,2000,10:221-225[13]Ferdinand C.Geerlings.SMPS Power Inductor Design and Transformer Design,Part2.Power conversion International. January/February.1990:201-210湖北文理学院物理与电子工程学院2012届本科毕业论文开题报告论文题目大功率LED恒流开关电源的研制班级0812自动化姓名张巍学号08118085指导教师(职称)王见乐填表日期2012年月日一、选题的意义和研究现状二、研究方案。
基于LM2734的LED恒流驱动电路图
基于lm2734的恒流驱动电路如下图所示利用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大功率led恒流驱动电路
基于LM2734的LED恒流驱动电路图
LM2734是1A降压型稳压器。基于LM2734的恒流驱动电路(如下图所示)利用LM321运算放大器获取采样电阻Rset上的Байду номын сангаас压,结合其它电阻和电容就可以构成一个完整、高效率的大功率LED恒流驱动电路。在实际使用中,有些LED恒流驱动电路可以直接从采样电阻获取反馈电压,如图所示。
LED驱动电源恒流电路方案详解
LED驱动电源恒流电路方案详解恒流方案大全恒流源是电路中广泛使用的一个组件,这里我整理一下比较常见的恒流源的结构和特点。
恒流源分为流出(Current Source)和流入(Current Sink)两种形式。
最简单的恒流源,就是用一只恒流二极管。
实际上,恒流二极管的应用是比较少的,除了因为恒流二极管的恒流特性并不是非常好之外,电流规格比较少,价格比较贵也是重要原因。
最常用的简易恒流源如图(1)所示,用两只同型三极管,利用三极管相对稳定的be电压作为基准,电流数值为:I=Vbe/R1。
这种恒流源优点是简单易行,而且电流的数值可以自由控制,也没有使用特殊的元件,有利于降低产品的成本。
缺点是不同型号的管子,其be电压不是一个固定值,即使是相同型号,也有一定的个体差异。
同时不同的工作电流下,这个电压也会有一定的波动。
因此不适合精密的恒流需求。
为了能够精确输出电流,通常使用一个运放作为反馈,同时使用场效应管避免三极管的be电流导致的误差。
典型的运放恒流源如图(2)所示,如果电流不需要特别精确,其中的场效应管也可以用三极管代替。
电流计算公式为:I=Vin/R1这个电路可以认为是恒流源的标准电路,除了足够的精度和可调性之外,使用的元件也都是很普遍的,易于搭建和调试。
只不过其中的Vin还需要用户额外提供。
从以上两个电路可以看出,恒流源有个定式(寒,“定式”好像是围棋术语XD),就是利用一个电压基准,在电阻上形成固定电流。
有了这个定式,恒流源的搭建就可以扩展到所有可以提供这个“电压基准”的器件上。
最简单的电压基准,就是稳压二极管,利用稳压二极管和一只三极管,可以搭建一个更简易的恒流源。
如图(3)所示:电流计算公式为:I=(Vd-Vbe)/R1TL431是另外一个常用的电压基准,利用TL431搭建的恒流源如图(4)所示,其中的三极管替换为场效应管可以得到更好的精度。
TL431组成流出源的电路,暂时我还没想到:)TL431的其他信息请参考《TL431的内部结构图》和《TL431的几种基本用法》电流计算公式为:I= 2.5/R1事实上,所有的三端稳压,都是很不错的电压源,而且三端稳压的精度已经很高,需要的维持电流也很小。
大功率LED恒流驱动电路的设计分析与实例
大功率LED恒流驱动电路的设计分析与实例大功率LED恒流驱动电路是一种用于供电给高功率LED灯的电路,其主要功能是保证LED灯的亮度和寿命稳定,并提供可靠的电流供应。
在设计和分析大功率LED恒流驱动电路时,需要考虑电路的功率、效率、稳定性、保护措施等方面的因素。
本文将介绍大功率LED恒流驱动电路设计的分析与实例,并探讨其重要考虑因素。
首先,大功率LED恒流驱动电路的设计要考虑电源的选择。
由于大功率LED需要较高的电流和电压供应,常见的电源如开关电源或恒流电源可满足要求。
开关电源具有调节和保护功能,但也存在噪音和电磁干扰等问题。
而恒流电源具有稳定的电流输出,但需要进行功率调节以适应不同的照明需求。
其次,大功率LED恒流驱动电路的设计还需考虑恒流源的选择。
恒流源可采用电流源或电压源,其中电流源更常用。
电流源可采用电流反馈调节的方式,通过采样和比较输入和输出电流来实现恒流输出。
电流反馈调节可采用稳压二极管或运放等方式,实现电流控制。
此外,大功率LED恒流驱动电路的保护措施也需要考虑。
由于LED灯具的亮度和寿命对电流的稳定性要求较高,因此需加入过流保护、过压保护和短路保护等功能。
过流保护可通过采用电阻、保险丝或电流检测电路来实现;过压保护可通过电压检测电路实现;短路保护可通过故障检测电路实现。
这些保护措施可提高电路的稳定性和可靠性。
最后,以一款具体的大功率LED恒流驱动电路为例进行分析。
该电路采用开关电源作为电源,并使用电压型恒流源。
电流反馈调节采用稳压二极管。
保护措施包括过流保护、过压保护和短路保护。
采用超级二极管进行过压保护,电源采用恒定输出电压的可调模式。
过流保护采用电流检测电路,通过检测电流超过一定值时,自动切断电源。
短路保护采用故障检测电路,通过检测负载端是否接通来实现。
在实际应用中,大功率LED恒流驱动电路的设计还需考虑效率问题。
高效率的恒流驱动电路可以减少能源消耗和热量产生,提高整个LED照明系统的效率。
用LM317制作一款8~40V可调光的大功率LED恒流驱动器
用LM317制作一款8~40V可调光的大功率LED恒流驱动器LM317是电子爱好者非常熟悉的一款三端可调稳压IC,在制作线性可调稳压电源时,都喜欢选用LM317来制作。
实际只要对LM317的外围电路稍作改动,LM317还可以作为一款驱动电流可调的LED恒流驱动器,与专用的LED恒流驱动IC相比,LM317构成的恒流驱动器电路简单,工作电压范围宽(8~40V),输出电流大,且成本低廉。
▲ LM317构成的大功率LED恒流驱动器。
LM317的最高工作电压为40V,最大输出电流为1.5A,并且内部带有过压、过流及短路保护电路。
本电路中,LM317接成一个恒流源电路,其输出的恒定电流(即LED的驱动电流)Ih=1.25V/R。
式中的1.25V为LM317输出端与调整端之间的固定电压。
电阻R的阻值及功率的计算这里假定LM317驱动的是1W的白光LED灯珠,这种灯珠的工作电流约为330mA,那么我们根据上述公式可以计算出R=1.25V/0.33A=3.79Ω,由于普通电阻中没有标称值为3.79Ω的,故选用标称值为3.9Ω的电阻。
R的功率为1.25V x 0.33A=0.41W,故电阻R可以选用3.9Ω/½W的金属膜电阻。
若想调整LED灯珠的亮度,只要调整R的阻值即可。
▲TO-220封装的LM317及大功率LED灯珠。
由于LM317工作时的最小压差为3V,白光LED灯珠的工作电压一般在3V左右,故LM317驱动白光LED时,要求最低输入电压为8V。
另外,在驱动大功率LED灯珠时,若LM317的压差过大,应外接一个面积合适的散热片。
▲ 长条形的LED灯板。
上图所示的长条形LED灯板在使用时不宜直接用直流电源点亮,一般需要外接一个直流LED恒流驱动器,这个恒流驱动器可以使用LM317构成的恒流驱动器。
大功率LED恒流驱动电路的设计实例
大功率LED恒流驱动电路的设计实例虽然大功率LED现在还不能大规模取代传统的白炽灯,但它们在室内外装饰、特种照明方面有着越来越广泛的应用,因此掌握大功率LED恒流驱动器的设计技术,对于开拓大功率LED的新应用至关重要。
LED按照功率和发光亮度可以划分为大功率LED、高亮度LED及普通LED。
一般来说,大功率LED的功率至少在1W以上,目前比较常见的有1W、3W、5W、8W和10W。
已大批量应用的有1W和3W LED,而5W、8W和10W LED的应用相对较少。
预计大功率LED灯会在2008年奥运会上大量应用,因此电子和照明行业都非关注LED照明新技术的发展应用。
恒流驱动和提高LED的光学效率是LED 应用设计的两个关键问题,本文首先介绍大功率LED的应用及其恒流驱动方案的选择指南,然后以美国国家半导体(NS)的产品为例,重点讨论如何巧妙应用LED恒流驱动电路的采样电阻提高大功率LED的效率,并给出大功率LED驱动器设计与散热设计的注意事项。
驱动芯片的选择LED 驱动只占LED照明系统成本的很小部分,但它关系到整个系统性能的可靠性。
目前,美国国家半导体公司的LED驱动方案主要定位在中高端LED照明和灯饰等市场。
灯饰分为室内和室外两种,由于室内LED灯所应用的电源环境有AC/DC和DC/DC转换器两种方式,所以驱动芯片的选择也要从这两方面考虑。
图1:利用DC/DC稳压器FB反馈端实现从恒压驱动(左图)到恒流驱动(右图)的转换。
1. AC/DC转换器AC/DC 分为220V交流输入和12V交流输入。
12V交流电是酒店中广泛应用的卤素灯的电源,现有的LED可以在保留现有交流12V的条件下进行设计。
针对替代卤素灯的设计,美国国家半导体LM2734的主要优势是体积小、可靠性高、输出电流高达1A,恰好适合卤素灯灯口直径小的特点。
取代卤素灯之后,LED灯一般做成1W或3W。
LED灯与卤素灯相比有两大优势:(1)光源比较集中,1W照明所获得的亮度等同于十几瓦卤素灯的亮度,因此比较省电;(2) LED 灯的寿命比卤素灯长。
电路图纸-DC-DC降压式LED驱动电路典型设计
DC-DC 降压式LED驱动电路的设计一、典型的LED 恒流驱动电路二、电流可调的恒流驱动线路三、台湾天鈺科技FP7102设计的LED驱动电路四、协泰科技KT1350设计的LED驱动电路五、台硕电子TAC5240S设计的高功率 LED 驱动用降压 DC/DC 转换器注:当输入电压超过 12V,增加 R1*与 C1*能使系统工作更可靠。
六、台硕电子TAC5241设计的高端电流检测2MHz高亮度LED驱动器七、台硕电子TAC9918设计的LED驱动电路八、台硕电子TAC9918设计的LED驱动电路九、美国超科公司CL2设计的LED驱动电路CL2•十一、美国国家半导体LM2734组成的恒流驱动电路十二、SC600与MAX1910组成的恒流驱动电路十三、400mA 可调恒流LED 驱动器UCT4635十四、美国安森美公司用CAT4201设计的350mA恒流LED驱动器十五、KF5241/KT5241高端电流检测2MHZ高亮度LED驱动器十六、美国安森美公司用CAT4201组成的1A恒流驱动电路十七、美国安森美公司用CAT4103组成的三通道RGB恒流驱动电路十八、Onsemi安森美公司CAT310组成的十通到LED恒流驱动电路十九、Onsemi安森美公司CAT3603组成的三通到LED恒流驱动电路二十、Onsemi安森美公司CAT3603组成的三通到LED恒流驱动电路二十一、Onsemi安森美公司CAT3614组成的四通到LED恒流驱动电路二十二、ST公司的STP04CM596组成的4BIT恒流驱动电路二十三、美国安森美CAT4104组成的25V 4*175mA恒流驱动电路二十四、Onsemi公司NCP3063组成的恒流驱动电路二十五、Onsemi公司NCP3065组成的1.5A/40V恒流驱动电路二十六、Onsemi公司NCP4001组成的1.5A恒流驱动电路二十七、Onsemi公司NCP4301组成的高压恒流驱动电路二十八、MX5241高端电流检测2MHz高亮度LED驱动器二十九、韩国KEC电子公司KAC3304设计的LED驱动器三十、SN3350组成的恒流驱动电路三十一、ZC8013组成的恒流驱动电路三十二、UCT4611低压差大功率LED线性恒流驱动电路三十三、A6282十六通道恒流驱动电路三十四、AX2003组成的1/3WLED恒流驱动电路三十五、Addtk 广鹏科技AMC7150组成的LED恒流驱动电路三十六、Addtk 广鹏科技A201+AMC7140组成的LED路灯恒流驱动电路三十七、Addtk 广鹏科技AMC3202+AMC7140组成的LED路灯恒流驱动电路三十八、Addtk 广鹏科技AMC3202+A705组成的LED路灯恒流驱动电路三十九、Addtk 广鹏科技A718组成的LED恒流驱动电路四十、PAM2862组成的LED恒流驱动电路四十一、Addtk 广鹏科技A711组成的LED恒流驱动电路四十二、Addtk 广鹏科技A720/A7169组成的LED保护电路四十三、Addtk 广鹏科技AMC7135组成的LED恒流驱动电路四十四、凌特公司LTC1754/LTC1682组成的LED恒流驱动电路四十六、凌特公司LTC3475组成的LED恒流驱动电路四十八、凌特公司LTC1754/LTC1682组成的LED恒流驱动电路五十、Macroblock 聚积科MBI6651组成的1A/LED恒流驱动电路五十一、Maxim美信公司MAX16819组成的LED恒流驱动电路五十二、Maxim美信公司MAX16824/16825组成的LED恒流驱动电路五十三、泉芯电子QX5241组成的LED恒流驱动电路五十四、Maxim美信公司MAX16802组成的LED恒流驱动电路五十五、National美国国家半导体LM3402组成的LED恒流驱动电路五十七、National美国国家半导体LM3404组成的LED恒流驱动电路五十九、National美国国家半导体LM2754组成的LED恒流驱动电路六十、National LM27965组成的9颗30mA LED恒流驱动电路六十一、安森美CAT4201组成的LED恒流驱动电路六十二、安森美NCP3065单端初级电感转换器组成的SEPIC电路六十三、普诚公司PT6903组成的LED恒流驱动电路六十四、三肯公司LC5320S组成的LED恒流驱动电路六十五、士兰公司SB42509组成的LED恒流驱动电路六十六、士兰公司SB42511组成的LED恒流1A驱动电路六十七、士兰公司SC16722组成的LED恒流驱动电路六十八、士兰公司SD16729、SD16730构成16位恒流LED驱动器六十九、士兰公司SD42351组成的LED恒流驱动电路七十、Supertex美国超科公司HV9903组成的LED恒流驱动电路七十一、英国Zetex公司ZXLD1350/1360组成的LED恒流驱动电路七十二、英国Zetex公司ZXLD1362组成的LED恒流1A驱动电路七十三、英国Zetex公司ZXLD1366组成的LED恒流驱动电路七十四、英国Zetex公司ZXSC380组成的LED恒流驱动电路七十五、英国Zetex公司AP8800组成的LED恒流驱动电路七十六、奥地利AS3685组成的LED恒流驱动电路七十七、奥地利AS3691组成的RGB三色LED恒流驱动电路七十八、NXP恩智浦PCA9633组成的LED恒流驱动电路七十九、MBI6651设计的开关型LED驱动电路八十、华润矽威科技有限公司PT4108设计的手电筒LED驱动电路八十一、英飞凌公司BCR402组成的LED恒流驱动电路八十二、英飞凌公司BCR401组成的LED恒流驱动电路八十三、德国Recom公司RP30组成的30W LED恒流驱动电路八十四、德国Recom公司RPCD-24XX组成的LED恒流驱动电路八十五、德国Recom公司RPCD-24XX组成的LED恒流驱动电路。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
大功率LED 恒流驱动电路的设计虽然大功率LED 现在还不能大规模取代传统的白炽灯,但它们在室内外装饰、特种照明方面有着越来越广泛的应用,因此掌握大功率LED 恒流驱动器的设计技术,对于开拓大功率LED 的新应用至关重要。
LED 按照功率和发光亮度可以划分为大功率LED、高亮度LED 及普通LED。
一般来说,大功率LED 的功率至少在1W 以上,目前比较常见的有1W、3W、5W、8W 和10W。
已大批量应用的有1W 和3W LED,而5W、8W 和10W LED 的应用相对较少。
预计大功率LED 灯会在2008年奥运会上大量应用,因此电子和照明行业都非关注LED 照明新技术的发展应用。
恒流驱动和提高LED 的光学效率是LED 应用设计的两个关键问题,本文首先介绍大功率LED 的应用及其恒流驱动方案的选择指南,然后以美国国家半导体(NS)的产品为例,重点讨论如何巧妙应用LED 恒流驱动电路的采样电阻提高大功率LED 的效率,并给出大功率LED 驱动器设计与散热设计的注意事项。
驱动芯片的选择LED 驱动只占LED 照明系统成本的很小部分,但它关系到整个系统性能的可靠性。
目前,美国国家半导体公司的LED 驱动方案主要定位在中高端LED 照明和灯饰等市场。
灯饰分为室内和室外两种,由于室内LED 灯所应用的电源环境有AC/DC 和DC/DC 转换器两种方式,所以驱动芯片的选择也要从这两方面考虑。
图1:利用DC/DC 稳压器FB 反馈端实现从恒压驱动(左图)到恒流驱动(右图)的转换。
1.AC/DC 转换器AC/DC 分为220V 交流输入和12V 交流输入。
12V 交流电是酒店中广泛应用的卤素灯的电源,现有的LED 可以在保留现有交流12V 的条件下进行设计。
针对替代卤素灯的设计,美国国家半导体L M2734的主要优势是体积小、可靠性高、输出电流高达1A,恰好适合卤素灯灯口直径小的特点。
2004.01.01研发部paulzheng取代卤素灯之后,LED灯一般做成1W或3W。
LED灯与卤素灯相比有两大优势:(1)光源比较集中,1W照明所获得的亮度等同于十几瓦卤素灯的亮度,因此比较省电;(2)LED灯的寿命比卤素灯长。
LED灯的主要弱点是灯光的射角太窄,成本相对较高。
但从长远来看,由于LED灯的寿命较长,所以还是具有非常大的成本优势。
220V AC/DC转换器(例如LM5021)主要锁定舞台灯和路灯市场。
图2:在FB反馈端和RFB之间放置一个运算放大器以降低功耗。
2.DC/DC转换器目前,LED手电筒占据了DC/DC转换器的绝大部分需求量。
手电筒采用的LED功率基本上是1W,供电方式包括锂电池和镍锌电池、碱性电池等。
3W手电筒的应用一直还存在一些难点,因为3W LED灯本身需要散热,散热装置的体积大,从而在一定程度上削弱了LED灯体积小的优势。
此外,由于3W LED灯的电流高达700mA,一次充电后的电池使用时间缩短。
尽管如此,对于上述应用国家半导体提供LM3475、LM2623A和LM3485等方案。
矿灯也是LED灯的主要应用领域之一,它属于特种照明行业,需要专业的认证标准,中国对LED 在矿灯领域的应用一直都很重视。
目前,LED设计行业存在对特种行业的需求认识不足的问题,设计中常采用一些不切实际的、新奇的设计方案。
例如,将LED灯和电池一起嵌入头盔,却没有考虑到矿灯特殊使用环境的各种需求,这可能是造成LED在矿灯市场的应用一直没有打开局面的重要原因。
对于矿灯LED应用,美国国家半导体提供了丰富的DC/DC稳压器产品,包括LM3485、LM3478和L M5010。
已经用户采用一颗1W的LED灯,周围再放6颗普通的高亮度LED灯,构成一种具有特殊闪烁功能的矿灯。
总而言之,LED灯在灯饰和特种照明行业有着广泛的发展前景,国家半导体为此提供完整的新型LED驱动解决方案。
图3:基于LM2734的恒流驱动电路。
高效的恒流驱动电路恒压供电的基本电路(图1左)采用反馈电阻RFB1和RFB2,当负载电流发生变化时,VFB也随之变化,DC/DC稳压器通过感知VFB的变化,使输出电压维持在一个固定的电平:V0=(VFB*(RFB1+RFB2))/RFB1(1)在图1右边电路中,DC/DC稳压器的FB是高阻输入端,流经LED的电流IF为:IF=VFB/RFB(2)为保持IF恒定,DC/DC稳压器感知VFB,然后调整LED正端电压,使流经LED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。
一般来说,DC/DC稳压器对VFB的变化有一个感知的范围,一旦LED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20m W、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。
图4:从采样电阻直接获取反馈电压的设计。
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,1W大功率LED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。
LM2734是1A降压型稳压器。
基于LM2734的恒流驱动电路(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、高效率的大功率LED恒流驱动电路。
在实际使用中,有些LED恒流驱动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方案适用于多个大功率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LE D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照明系统需要借助于恒流供电,目前主流的恒流驱动设计方案是利用线性或开关型DC/DC稳压器结合特定的反馈电路为LED提供恒流供电,根据DC/DC稳压器外围电路设计的差异,又可以分为电感型LED驱动器和开关电容型LED驱动器。
电感型升压驱动器方案其优点是驱动电流较高,LED的端电压较低、功耗较低、效率保持不变,特别适用于驱动多只LED的应用。
在大功率LED 驱动器设计中,主要采用开关电容型LED驱动方案,其优点是LED两端的电压较高、流过的电流较大,从而获得较高的功效及光学效率。
先进的开关电容技术还能够提高效率,因而在大功率L ED驱动中应用广泛。
表2:美国国家半导体的LED驱动器解决方案一览表。
本文小结大功率LED照明技术有着广阔的发展前景,因而受到普遍的关注和投资者的追捧。
现阶段,由于LED芯片设计和制造技术及材料等诸多因素的限制,它暂时还不能完全取代传统的白炽灯,因而人们更为关注大功率LED在特种照明中的应用。
本文首先介绍了特种照明的应用环境,然后,详细阐述了利用DC/DC稳压器实现恒压转恒流设计的基本原理和实际案例,并说明了大功率LED驱动器设计与散热部分设计应该注意的事项,最后指出了大功率LED新应用对驱动器设计提出的新要求,给出了国家半导体公司的完整解决方案的指南,它有助于从事LED照明行业的电子设计工程师全面掌握最新的LED驱动器系统设计技术。