发光二极管led的两种驱动方案解析
为操纵色度,发光二极管(led)必须恒定电流。把一只变阻器与一组led串接就能保持此点。因为一组led的电压和供电系统电压都将会产生更改,因此务必应用专用型的led驱动器确保电流的精确。下列二种计划方案应用普遍:线性恒流led驱动器和步进电机降压电源开关式转换器,他们均有分别的优点和缺点。
线性驱动器是简易的计划方案,需要元器件非常少且基础低噪音。可是,其失配的发热量和供电系统电压与led顺向电压之差正比。为避免超温,其封裝将会必须在pcb上附加区划一个热管散热区,这就提升了需要pcb的成本费和总数,另外也提升了驱动器ic因热关闭,进而关掉led的风险性。
图1 lm393比较器检测led串的低侧电压,并使能降压稳压电源(cat4201)或线性稳压电源(cat4101)。
假如此驱动器被放置led旁,附加的发热量会使led以更高的溫度运作,进而降低其使用寿命。降压(或buck)转换器高效率,造成的发热量非常少,可是电源开关式计划方案必须一只电感器和一个肖特基二极管。这一计划方案也会造成噪声,特别是在是当供货电压快降至led顺向电压时。在小车运用中,频射干挠(rfi)是一个关键的考虑到要素。提议在开始式转换器前边放置emi/rfi滤波器,以阻拦高频率变换造成的噪声回到开关电源,由于它有将会干挠到am/fm波长录音机等机器设备。
在降压变换器特性欠佳,耗尽容量时,线性驱动器的运作则是最好的。为防止缺点,充分发挥二种计划方案的优点,能够采用将线性与降压紧密结合的计划方案,在确保高效率的另外将变换噪声降到最少。
理想化状况下,充电电池电压的起伏力度挺大。如小车应用领域下(8v至17v),线性/降压驱动器能出示需要的较低噪声软件环境和较高的高效率。当运用电压升到限制值左右时,led驱动器则变换为降压方式,进而防止线性驱动器超温。
文中中的电源电路可独立挑选每一led驱动器在电源开关方式和线性方式中间转换时的可调式电压阀值,并有附加迟缓以保证变换顺利开展。图1显示信息的电路原理图选用了安森美半导体企业的cat4201 350-ma降压驱动器,及其cat4101 1a恒流led驱动器,图中也显示信息了逻辑性比较器。较普遍的降压构造有一个高侧电源开关和一个低侧二极管,cat4201则不一样,它交换了这种元器件。
与典型性的降压开关器同样,当电源开关接入时,流过感应开关l和led的电流会提升,直到做到最高值,即:led均值电流的二倍。以后电源开关关掉。已电池充电的电感器会驱使电流再次流过肖特基二极管d1及led,直至其值变成零。其志该循环系统又刚开始反复。这一电源开关式运作被称作临界状态通断方式。
r1/r2电阻分压器造成出等于阴极电压多少之一的v+.假如比较器(lm393)的键入电压高过固定不动的标准电压值2.5v,则輸出为高;out为低,禁止使用线性驱动器进而能降压转换器。假如v+小于标准电压,则比较器輸出为低,使能线性驱动器而禁止使用降压转换器。意见反馈变阻器r5提升了0.6v的迟缓,即一旦阴极电压超出3.6v,降压转换器就会启动;当阴极电流至3v下列时,线性驱动器则会接任。留意,假如lm393的另一半沒有用以其他led开关电源,更强的设计方案方式是将lm393上全部没用过的键入和輸出引出线都接地装置。
图2显示信息了单单使用降压转换器,及其线性/降压驱动器共用时的led电流调整状况。与单单使用降压转换器对比,线性/降压驱动器可将led电流调整拓展至小于8v的开关电源电压,即便充电电池电压再次降低,它也可以使led维持照亮。开关电源电压小于11v时,仅用降压转换器会损害其精密度,并造成返回开关电源的大量电源开关纹波电流。emi滤波器更难以抑制较低頻率下的纹波电流。另一方面,在同样的供电系统电压范围之内,线性驱动器则出示了更高的调整和低噪音软件环境。
虽然提升了元器件数,但针对规定低噪声特性与拓展开关电源区段的运用,线性/降压协同计划方案還是有使用价值的。能够设定线性到降压的衔接电压值,以取得最好热管散热特性。
图2 与仅用降压转换器对比,线性/降压电流阱可将电流的调整范畴拓展至更低的开关电源电压(8v下列),并减少电池电量状况下的emi.因而,led在充电电池电压低的状况下也可维持照亮。