《LED驱动电源》PPT课件

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1、LED驱动电源技术主讲人：袁臣虎2012年8月31日主要内容1.LED电气特性2.LED驱动电源3.线性电源与开关电源4.开关电源电路拓扑5.典型LED开关驱动电源1.LED电气特性1）.LED的PN结LED的内部结构与二极管一样，由PN结构成，具有单向导电性，当PN结两侧的电势差达到PN结的是势垒电压时，PN就会导电。但构成普通二极管硅材料并不适合用作LED材料，因为硅材料形成的PN结能量势垒太低（约0.7V)。PNPN单向导电普通二极管发光二极管红光LEDGaAsP磷砷化镓用作指示灯1.LED电气特性1.LED电气特性黄光LED绿光LED2）.LE

2、D的发光特点①.LED的发光光谱很窄，仅20nm宽，颜色很纯。②.LED的发光亮度和波长受电流影响，电流加倍可以使亮度加倍，可用PWM（脉宽调制）。1.LED电气特性3）.LED的等效电路LED可以看成是恒压负载。它的压降取决于内部光子发射所需跃过的能量势垒。但半导体并非完美的导体，其中存在与恒压负载串联的等效电阻(ESR)。PNLEDLED等效电路ESRESR大小可以用正导通压降的增加值除以流经电流的增加值来求取。1.LED电气特性ESR与LED的电流等级大致成反比。低功率20mA电流等级ESR约为20Ω。1W350mA电流等级ESR约为1~2Ω。

3、LED驱动电源的早期测试阶段，考虑到成本，可用稳压二极管串联ESR来代替。如5W/3.9V的稳压二极管可用来代替白光LED作为负载1.LED电气特性4）.LED导通压降①颜色与LED导通压降的关系红色Vf=2V蓝色Vf=3.5V②电流与LED导通压降的关系LED导通压降随着导通电流的增大而增大，但不能无限增大。③LED导通压降不具有一致性。LED导通压降的偏差很大。如单颗1W的LuxeonStar型白光的正向导通压降典型值为Vf,typ=3.42V,但实际值中最小的仅2.79V,最大的达3.99V。正向导通压降的偏差值高达15%以上。1.LED电气特性

4、2.LED驱动电源1）.电压源驱动①电压源特性a.理想电压源特性输出电压恒定，输出电流由外电路负载决定，输出功率可以无穷大。但不允许短路，违背了基尔霍夫电压定律（KVL)。b.实际电压源特性输出电压在一定输出电流范围内恒定，输出电流由外电路负载决定，输出功率由输出电压和输出电流乘积决定。不允许短路，否则会烧坏！但是一般电压源均有限流和短路保护电路。2.LED驱动电源②LED电压源驱动用恒压电源来驱动恒压负载是非常困难的。因为电源输出电压和负载电压的差为ESR的压降，而ESR的值通常很小，所以ESR上的压降也很小。电源输出电压和负载电压的轻微变化就会导致

5、ESR电流变化很大。2.LED驱动电源a.电压源无源电流控制2.LED驱动电源电压源无源电流控制常规方法是LED串中串联一个限流电阻，使其输出电流限制在一定范围内，使其稳定发光。在考虑环境温度和器件电压变化量的情况下，电阻上的实际电压降应该保证电流保持在设定范围内。但是效率低，热损耗大，同时也要求电压源稳定。a.电压源无源电流控制例.5V/1A电压源驱动一个350mA的LED,其Vf=3.5V,ESR=2Ω。0.5W~1W功率电阻2.LED驱动电源b.电压源有源电流控制2.LED驱动电源耗尽型MOSFET的特性VTH=-2.5V2.LED驱动电源耗尽型

6、MOSFET的限流电路电阻上的电压随着流过电流增加而增加，所以MOSFET源极比栅极电压高。换句话说，相对于MOSFET的源极，栅极电压越来越负，当电压低到MOSFET的关断电压，MOSFET关断，可调节电流。缺点：栅极阈值电压（Vth）范围宽，限流电阻不好选择。优点：漏极到源极之间击穿电压高，可防止瞬时的短路。2.LED驱动电源用线性调压电路构成限流电路2.LED驱动电源2）.电流源驱动a.理想电流源特性输出电流恒定，输出电压由外电路负载决定，输出功率可以无穷大。但不允许开路，违背了基尔霍夫电流定律（KCL)。2.LED驱动电源b.实际电流源特性输出

7、电流在一定输出电压范围内恒定，输出电压由外电路负载决定，输出功率由输出电压和输出电流乘积决定。不允许开路，否则会烧坏！但是一般电流源均有限压和开路保护电路。2.LED驱动电源②LED电流源驱动用恒流电源来驱动LED是相对于电压源容易的。但是单独电流源不能限制电压。如果电流源产生的电流比LED所需的电流大，则需要均流电路。电流镜2.LED驱动电源2.LED驱动电源当大量LED模块可以并联时，具有调压功能的LED驱动器是较好的选择，各个模块用各自的线性电流调节器。当大量LED串联连接时，调节电流功能的LED驱动器是较好的选择。串联连接保证流过所有的LED电

8、流相等，并且各个LED发光亮度也基本相同。考虑到效率，当驱动大功率LED时，具有恒流输出的开关