LED电源驱动电路的基本设计详解.doc

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1、LED电源驱动电路的基本设计详解LED电源驱动电路解析　　随着白光LED的诞生及其迅速发展，LED开始进入普通照明阶段。LED是一种固态冷光源，是继白炽灯、荧光灯和高强度放电灯（HID）之后出现的第四代电光源。现已普遍应用于建筑物照明、街道照明、景观照明、标识牌、信号灯、以及住宅内的照明等领域中。　　LED供电的原始电源目前主要有三种：即低压电池、太阳能电池和交流市电电源。无论是采用哪一种原始电源，都必须经过电源变换来满足LED的工作条件。这种电源变换电路，一般来说就是指的LED驱动电路。在LED太阳能供电系统

2、中，还需要蓄电池或超级电容器，用以储存太阳能。在夜晚需要照明时，蓄电池或超级电容器再通过控制电路放电，为LED驱动电路供电。　　太阳能和风能与LED的结合，是LED应用的一大亮点，它将为第三世界的贫困和边远地区带来光明，让绿色照明的光辉照亮世界的每一个角落。　　一、低压直流供电的LED驱动电路　　　　1.当输入电压高于LED电压时　　当输入电压高于LED或LED串的电压降时，通常采用线性稳压器或开关型降压稳压器。　　（1）线性稳压器　　线性稳压器是一种DC-DC降压式变换器。LED驱动电路所采用的线性稳压器大都

3、为低压差稳压器（LDO），其优点是不需要电感元件，所需元件数量少，不产生EMI，自身电压降比较低。但是与开关型稳压器相比，LDO的功率损耗还是较大，效率较低。LDO在驱动350mA以上的大功率LED串时，往往需要加散热器。　　（2）开关型降压（buck）稳压器　　基于单片专用IC的开关型降压稳压器需要一个电感元件。许多降压稳压器开关频率达1MHz以上，致使外部元件非常小，占据非常小的空间，效率达90%以上。但这种变换器会产生开关噪声，存在EMI问题。图1所示是基于Zetex公司ZXSC300的3WLED降压型驱

4、动电路。其中的RCS为电流传感电阻，D1为1A的肖特基二极管。在6V的输入电压下，通过LED的电流达1.11A.ZXSC300采用5引脚SOT23封装。　　　　目前有很多降压变换器单片IC将开关MOSFET（Q1）和降压二极管（D1）也集成在同一芯片上，使外部元件数量进一步减少。　　　　2.当输入电压低于LED电压时　　当输入电压低于LED或LED串的总正向压降时，LED需要升压型驱动电路。升压型变换器主要有以下两种类型。　　（1）电感升压变换器　　在手机背光照明中，常使用电感升压型LED驱动电路。开关型电感升

5、压变换器被用作驱动一个或多个LED组成的LED串，通过每个LED的电流相等。如果LED串中有一个LED开路，其他LED将会熄灭。图2所示为电感升压型LED驱动电路，LED串由8只日亚化工公司的NSPW500BS型白光LED组成，在4V的输入电压下，通过每个LED的电流约为25mA.　　　　目前绝大多数升压稳压器IC，都将开关管集成在芯片中，有的还集成了肖特基二极管。　　（2）开关电容（电荷泵）升压变换器　　开关电容升压转换器亦即电荷泵。电荷泵专用IC内置切换开关，外接1个或两个1μF的充放电电容。电荷泵工作模式

6、有1&TImes;、1.5&TImes;和2&TImes;，近几年又出现了1.33&TImes;（4/3倍）和4×模式。在输出电压接近输入电压时，电荷泵不需要升压，即在1×模式工作。当需要升压时，则切换到1.5×或其他工作模式。电荷泵电路可以驱动LED阵列，也可只驱动1个LED.图3所示为基于MAXl570的电荷泵驱动5个白光LED的电路。MAX1570采用4mm×4mm的16引脚QFN封装，最大厚度为0.8mm.MAX1570输入电压范围为2.7V~5.5V，在1MHz的固定频率和在1×及1.5×模式高效工作

7、，为LED提供30mA的恒流，LED电流匹配精度达0.3%，并且LED电流可由单个电阻RsEr设置。可通过数字输入或PWM来控制LED亮度，在关闭状态仅消耗0.1μA的电流。　　　　3.当输入电压既可能高于也可能低于LED电压时　　在输入电压既可能高于，也可能低于LED或LED串的总电压降时，就必须使用降压/升压变换器。基于LT℃3783的降压/升压型变换器驱动8只1.5A串联LED的电路如图4所示。该LED串驱动电路的输入电压范围为9~36V，LED串的总电压降范围为18~37V.在VIN=14.4V，Vo=

8、36V和I0=1.5A条件下，输出功率为54W，效率达93%.电路的开关频率由IC脚FREQ上的　　电阻R5设置（频率范围为20kHz~1MHz），R7与R8组成的分压器设置输出过电压保护电平，连接在IC脚FBP与高侧线路之间的R4，用作感测LED电流。LTC3783支持多拓扑结构。用其还可以构筑升压转换器和降压转换器等电路。　　回扫变换器、单端初级电感变换器（SEPIC）和CUK稳压