LED驱动电源介绍

LED电源设计要点
• 符合安规及电磁兼容的要求 安规就是安全规范，目前是指电子产品在设计中必须保持和遵守的 规范。 安规的特点是：安规强调对使用和维护人员的保护，是我们使用 电子产品方便同时，不让电子产品给我们带来危险，同时允许设 备部分或全部功能丧失。安规是使用安全规范来考虑电子产品， 使产品更加安全。 电磁兼容（英文:Electromagnetic Compatibility，简称EMC）是在 电学中研究意外电磁能量的产生、传播和接收，以及这种能量所 引起的有害影响。电磁兼容的目标是在相同环境下，涉及电磁现 象的不同设备都能够正常运转，而且不对此环境中的任何设备产 生难以忍受的电磁干扰之能力。
• 升压变换器原理
当控制器驱动S 导通时，D截止，L中的电流不能突变， 只能从零开始缓慢线性增加，并且电源在L中储存能量 夕咆流通过L和S 返回到电源负端。在此过程中，输出 电容C给负载供电 S截止时，L上的感应电动势(左负右正)使D正向偏置 而导通， L释放所储存的能量，电流逐渐减小。在此过 程中，电感器L中的储能与顺极性的输入电压共同给负 载供电，同时对C1进行充电.
wk.baidu.com
LED电源技术
直流输入>线性稳压器 直流输入 线性稳压器
• 线性稳压器 普通线性稳压器 特点：输入输出电压之差 一般要求为4-6V，导致 电源效率底下。 如右图，Pic=(179)V*350mA=2.8W PR1=0.35*0.35*5.7 =0.7W 效率=Pled/(Pic+PR1+Pled) =0.43
变压器降压和全波整流、电容滤波LED驱动电路
LED电源技术
市电输入>隔离>>变压器降压
变压器降压LED驱动电路特点 采用工频变压器，转换效率低，另 外限流电阻上消耗功率较大，电源效率 很低。
LED电源技术
市电输入>隔离>>PWM控制方式开关电源
PWM控制方式开关电源
主要有四个部分组成，输入整流滤波、输出整流滤波、 PWM控制单元，开关能量转换。
LED日光灯电源设计要点
LED日光灯电源设计要点 4、LED灯板的串并联与宽电压的关系： 要使LED日光灯工作在输入电压范围比较宽的范围AC85-265V， 则灯板的LED串并联方式很重要。对非隔离的降压式电源，在要 求宽电压时，输出电压不要超过72V，输入电压范围是可以到达 85-265V的。也就是说，串联数不超过24串。并联数不要太多， 否则工作电流太大，发热严重，推荐为6并/8并/12并。总电流不 超过240毫安为好
混 联
LED电源技术
LED电源输入 电源输入
LED的原始电源不外乎两种：一是电池，二 是市电。但提供给用户或者产品的供电模式有五 种； 低压直流：电池、低压电源； 高压直流：高压电源； 低压高频交流：电子变压器等； 高压低频交流：市电； 低压低频交流：
LED电源技术
直流输入方式下的LED驱动技术 一、线性稳压器 传统线性稳压器 LDO稳压器 二、开关型DC/DC变换器 降压(Buck)变换器 升压(Boost)变换器 降压-升压(Buck-Boost)变换器
LED电源技术
市电输入>非隔离 高压芯片恒流 市电输入 非隔离>>高压芯片恒流 非隔离
原理分析：
以9910为例,就是在电源工作 的原边回路,设定一个电流阀值, 当原边MOS导通,此时电感的电 流是线性上升的,当上升到一定值 的时候,达到这个阀值,就关断电 流,下一周期再由触发电路触发 MOS导通.
LED电源技术
直流输入>线性稳压器 直流输入 线性稳压器
• 线性稳压器 LDO稳压器 针对传统线性稳压器存在的问题，低压差降 落（Low Drop Out）集成稳压器发展迅速，所 谓低压差是指输入输出电压之差比传统线性稳 压器要小得多，所以效率远远优于传统线性稳 压器，因此在便携式电子产品和电池供电的电 源系统中大量使用。
LED电源设计要点
LED日光灯电源设计要点
在设计LED日光灯电源以前，应了解LED本身结构及日光 灯结构特点：
1、LED的工作电流：一般LED的额定工作电流20毫安，设计20毫安时，实际 上工作发热很严重，经多次对比试验，设计成16-18毫安是比较理想的。N 路并联的总电流=17 * N 2、LED的工作电压：一般LED的推荐工作电压是3.0-3.5V，在估计LED灯串电 压时，一般取单颗为3.125V。M个灯珠串联的总电压=3.125* M 3、LED日光灯电源与灯板的匹配：首先考虑设计电源，再设计灯板，使灯板 能够最大限度的发挥电源的效率。
LED及其特点
LED的基本工作条件 的基本工作条件
（1）输入直流电压不低于LED正向压降； （2）采用直流电流或单向脉冲电流驱动； （3）对LED电流加以限制，以防止LED损坏； （4）由于LED电流与其光通量之间的非线性关系，LED应该 在光效比较高的电流值下工作； （5）优良的散热设计。
LED及其特点
LED及其特点
LED的伏安特性 的伏安特性
LED是一种可发光 的二极管，除了具有 发光特性外，还具有 普通半导体整流二极 管的特性。 LED的伏安特性曲 线可以划分为正向特 性区、反向特性区和 反向击穿区
LED伏安特性曲线
LED及其特点
LED的伏安特性 的伏安特性
OA段：正向死区 VA为开启LED发光的 电压。比如红色（黄色）LED的开启 电压一般为0.2~0.25V。 AB段：工作区在这一区段，一般是随着 电压增加电流也跟着增加，发光亮度 也跟着增大。但在这个区段内要特别 注意，如果不加任何保护，当正向电 压增加到一定值后，那么LED的正向 电压会减小，而正向电流会加大。如 果没有保护电路，会因电流增大而烧 坏发光二极管。 OC段：反向死区 LED加反向电压是不 发光的（不工作），但有反向电流。 这个反向电流很小，一般在几µA之 内 CD段：反向击穿区 LED的反向电压一般 不要超过10V，最大不得超过15V，否 则就会出现反向击穿，导致LED报废。
LED电源技术
市电输入>非隔离 高压芯片恒流 市电输入 非隔离>>高压芯片恒流 非隔离
高压芯片恒流电路特点
电路简单，所需元器件少，但恒流精度不高，一旦 失控，会烧毁LED灯串。
LED电源技术
市电输入>隔离 变压器降压 市电输入 隔离>>变压器降压 隔离
变压器降压LED驱动电路 1、变压器降压整流滤波 2、采用线性稳压器的变压器降压 3、采用集成电流源的LED驱动电路
LED电源设计要点
•
•
功率因数 ：功率因数是电网对于负载的要求，一般70W以下的电 器没有功率因数的要求，小功率的低功率因数负载大量同时使用的 话，会对电网造成较严重的污染； 驱动方式 ：主要有两种，一个是多路恒流，一个恒压源供多个恒 流，每个恒流源给一路LED串供电；还有一个是直接恒流，LED串 联或者并联运行。
LED电源技术
市电输入>隔离 市电输入 隔离>>PWM控制方式开关电源 隔离 控制方式开关电源
PWM控制方式开关电源特点： 效率高，一般可达80-90%，输出电压、电流 稳定，可加入各种保护，属于可靠性电源。是 比较理想的LED电源
LED电源设计要点
根据电网的用电规则和LED驱动电源的特性 要求，在选择和设计LED驱动电源时要考虑到以下 几点
• • 高可靠性：特别是对LED路灯的驱动电源，安装在高空中，维 修不方便成本也高； 高效率：LED是节能产品，电源的效率要高，特别是对于安装在 灯具内部的电源更为重要，因为LED的发光效率随LED 温度的升高而降低。电源效率越高，损耗越少，在灯具 内发热量小，可以降低灯具内温升，对延缓LED光衰有 利；
LED电源技术
市电输入>非隔离 电容降压 市电输入 非隔离>>电容降压 非隔离
电容降压简易电源的 基本电路如图。 C1 为降压电容器，同 时具有限流作用，D3 是 稳压二极管，R1 为关断 电源后C1 的电荷泄放电 阻。
通过C1的电流IC1为：
IC1 = VAC / 2PIfACC1
220V，50Hz条件下，
中国计量学院
LED与LED电源 LED与LED电源
报告人：窦亮亮 报告人：
目录
一、LED及其特点 LED及其特点 二、LED电源技术 LED电源技术 三、LED电源设计要点 LED电源设计要点
LED及其特点
什么是LED 什么是
LED是一种固体光源， 当它两端加上正向电 压，半导体中的少数 载流子和多数载流子 发生复合，放出的过 剩能量将引起光子发 射。采用不同的材料， 可制成不同颜色有发 光二极管
LED伏安特性曲线
LED及其特点
LED的基本特性 的基本特性
（1）单向导电； （2）LED有门限电压。LED的门限电压和正常工作时的正向 压降与LED的光色有关； （3）具有非线性的伏安特性曲线，电流与电压不成正比； 3 （4）LED光通量随电流增大而增加，但不成正比； （5）对温度敏感，结温升高时，光输出减少，正向电压降 低； （6）离散性较大
为什么LED要使用恒流源？ 为什么 要使用恒流源？ 要使用恒流源
LED的伏安特性 并不是固定的，是 随着温度而变化 的，所以在恒压 供电时，LED电流 随温度变化而变 化，因为LED的伏 安特性具有负温度 系数的特点。
LED伏安特性的温度系数
LED电源技术
LED在应用中的配置形势及特点 在应用中的配置形势及特点 LED的配置形势取决于多方面的因素，如应用要 求、LED的参数与数量、输入电压、散热管理、尺 寸与布局限制等。 在实际应用中，往往需要将多个LED按照需求排 列组合起来。
LED电源技术
直流输入>开关型 直流输入 开关型DC/DC变换器 开关型 变换器
• 开关型DC/DC变换器 开关型DC/DC变换器按照输入输出电压的不同 分为三种： 降压(Buck)变换器 (Boost) 升压(Boost)变换器 降压-升压(Buck-Boost)变换器
LED电源技术
直流输入>开关型 直流输入 开关型DC/DC变换器 开关型 变换器
I C 1 = 69 C 1
LED电源技术
市电输入>非隔离 电容降压 市电输入 非隔离>>电容降压 非隔离
电容降压简单应用电路
LED电源技术
市电输入>非隔离 电容降压 市电输入 非隔离>>电容降压 非隔离
电容降压LED驱动电路的特点 电容降压电路的优点是体积小、成本低，缺 点是带负载能力有限，效率不高，输出电压随电 网波动而变化，使LED亮度不稳定 ，所以只能 应用于对LED亮度及精度要求不高的场合。
LED电源设计要点
•
•
浪涌保护 ：浪涌电流是指电网中出现的短时间象“浪”一样的高 电压引起的大电流。当某些大容量的电气设备接通或断开时间， 由于电网中存在电感，将在电网产生“浪涌电压”，从而引发浪 涌电流。 LED由于本身特性的原因，抗浪涌能力较差，特别是反向抗压能 力，因此加入浪涌保护电路非常必要。 保护电路 ：除常规的欠压保护、过压保护、过流保护外，最好加 入温度反馈电路，因为LED温升对寿命及发光效率都有影响，防 止LED温度过高对LED寿命及延长光衰有利。
LED电源技术
直流输入>开关型 直流输入 开关型DC/DC变换器 开关型 变换器
• 升压型LED驱动器
LED电源技术
市电供电下的LED驱动
目前LED在应用中大多利用交流市电电源供电。由于LED要 求在直流低电压下工作，采用市电电源供电，则需要通过适 当的电路拓扑将其转换为符合LED工作要求的直流电源。 非隔离：是指在负载端和输入端有直接连接，触摸负载有触电 的危险 电容降压 高压芯片恒流 隔离： 隔离是指在输出端和输入端有隔离变压器，安全性 大大好于非隔离 变压器降压 PWM式恒流
LED电源技术
常见的连接形式
1 串联
简单串联
带并联稳压管的串联
LED电源技术
常见的连接形式
2 并联
简单并联
独立匹配并联
LED电源技术
常见的连接形式
3 混联
先串后并
先并后串
LED电源技术
常见的连接形式 连接形式 简单串联 串 联 带旁路串联 简单并联 并 联 独立匹配并联 先并后串 先串后并 优点 电路简单，LED电流相 同，亮度一致 电路简单，可靠性高， LED电流相同，亮度一 致 电路简单，驱动电压低 可靠性好，单个LED保 护完善 可靠性较高，总体效果 较高，适用范围较广 缺点 可靠性不高，驱动器 输出电压高 元器件数量增加，体 积大，成本高 均流问题 电路复杂，体积大， 成本高，不适应LED 多的场合 电路复杂，并联的单 个LED或LED串需解 决均流问题