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LED的高效驱动分析与典型应用方案

发布时间:2018-06-27 07:07:21  来源:大电流电感厂家   查看:

  典型应用

  LED 中的电流在很多情况下都是由镇流电阻或线性稳压器控制的。不过,本文主要讲述的是开关稳压器。在驱动 LED 时常用的三种基本电路拓扑为:降压拓扑结构、升压拓扑结构以及降压/升模压电感器压拓扑结构。采用何种拓扑结构取决于输入电压和输出电压的关系。

  在输出电压始终小于输入电压的情况下,应使用降压稳压器,图5显示了该拓扑结构。在该电路中,对电源开关的占空比 (duty factor) 进行了控制,以在输出滤波器电感 L1 上确立平均电压。当FET开关闭合时(TPS5430 内部),其将输入电压连接到电感器,并在L1中构建电流。D2为环流二极管 (catch diode),可提供开关断开时的电流路径。电感器可对流过LED的电流起到平滑的作用,该工作可通过用电阻监控(测量)LED电流,并将电压与控制芯片内部的参考电压进行比较,最终进行调节。如果电流太低,则占空比增加,平均电压也上升,从电容器电感器而也导致了电流的升高。该电路具有极佳的效率,因为电源开关、环流二极管以及电流感测电阻上的压降非常低。

  图5:降压LED驱动器逐步降低输入电压

  当输出电压总是比输入电压大时,最好采用升压转换电路,如图6所示。该电路的U1有一个带有控制电子器件的高度集成的电源开关。当开关闭合时,电流流过电感器到接地扁平型电感。当开关断开时,U1的引脚 1 电压会升高,直到D1导通。然后电感器放电,电流进入输出电容器(C3)和LED串。在绝大多数应用中,C3通常用于平滑LED电流。如果没有C3,则 LED电流将是断断续续的。也就是说,它会在零和电感电流之间切换,这会导致 LED 热量增加(从而缩短使用寿命),亮度减少。在前面的例子中,LED 的电流是通过一个电阻感测的,并且占空比会发生相应的变化。请注意,本拓扑存在一个严重的问题,即它没有短路保护电路。若输出短路,则会有较大的电流通过电感器和二极管,从而导致电路失效,或者输入电压崩溃。

  图6:高度集成的升压LED驱动器逐步升高输入电压

  许多时候输入电压范围电感器厂家变化很大,可以高于或低于输出电压,此时降压拓扑和升压拓扑结构就不起作用了。并且,可能在升压应用中需要短路保护。在这些情况下,就需要使用降压/升压拓扑结构(见图7)。当电源开关闭合、电感器有电流功率电感通过时,该电路就相当于升压电路;当电源开关断开时,电感器开始放电,电流进入输出电容和 LED。不过,输出电压不是正的,而是负的。此外,请注意本拓扑中不存在升压转换电路中出现的短路问题,因为其通过使电源开关Q1开路,提供了短路保护功能。该电路的另一个特性是,虽然它是一个负的输出,但并不需要对传感电路的电平进行切换。在本设计中,控制芯片接地到负的输出,并且可直接测量电流感测电阻R100上的电压。尽管本例中仅显示了一个LED,但是通过串联可以连接许多LED。电压的上限是控制芯片的最大额定电压;输入电压加上输出电压的和不能超过该限值。

  图7:降压/升压电流可限制和处理广泛的输入范围

  关闭控制环路

  关闭 LED 电源上的电流环路比关闭传统电源上的电压环路简单。环路的复杂性取决于输出滤波器的配置。图8显示了三种可能的配置:只有一个简单电感器的滤波器(A);一个典型的电源滤波器(B);以及一个修正后的滤波器(C)。

  图8:电位输出滤波器设置

  为每一个功率级都构建一个简单的P-Spice模型,以阐明每一功率级控制特性的区别。降压功率FET和二极管的切换建模为电压控制的电压源,增益为10dB,而LED则建模为与6V电压源串联的3W电阻。在LED和接地之间添加了一个1W的电阻,用于对电流进行感测。在电路A中,该响应来自稳定的一阶系统。DC增益由电压控制的电压源确定,LED电阻和电流感测电阻构成了分压器,系统的极性由输出电感和电路电阻决定,补偿电路则由类型2放大器构成。电路 B 由于增加了输出电容,因此有二阶响应。若 LED 的纹波电流过大并达到难以接受的程度,则可能要求该输出电容工作,这是由于 EM差模电感器I 或热量等问题的出现造成的。DC 增益与第一个电路一样。不过,在输出电感和电容确定的频率处有一对复极点。平面变压器厂家 | 平面电感厂家

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VCC和VDD到底有什么区别?看百度解释,有说模拟电路数字电路区别用的,还有说一个是电路电源(Circuit),一个是芯片电源(Device),有没有详细的解释???此帖出自电源技术论坛




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