安全設(shè)計(jì)攻略:LED如何直接驅(qū)動(dòng)電路防護(hù)
發(fā)布時(shí)間:2015-03-26 責(zé)任編輯:sherry
【導(dǎo)讀】在設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)電路時(shí)必須要充分考慮并做好保護(hù)措施,從而提高電路的可靠性,降低故障發(fā)生率, 本文下面就LED驅(qū)動(dòng)電路的防護(hù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討。希望能幫助到工程師朋友們。
LED燈具有高效、可靠、低耗能等特點(diǎn),有著非常廣泛的用途,常用來(lái)做照明、顯示、信號(hào)燈等等。 但由于LED使用環(huán)境的復(fù)雜性,尤其是當(dāng)LED是用在戶外時(shí),其驅(qū)動(dòng)電路非常容易遭受到過(guò)電壓和過(guò)電流的沖擊而造成故障或損壞,引發(fā)不必要的財(cái)產(chǎn)損失甚至是人員傷亡,因此在設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)電路時(shí)必須要充分考慮并做好保護(hù)措施,從而提高電路的可靠性,降低故障發(fā)生率, 下面就LED驅(qū)動(dòng)電路的防護(hù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討。
LED驅(qū)動(dòng)電路一般由幾個(gè)部分構(gòu)成, 包括AC輸入、整流,、DC/DC轉(zhuǎn)換、等模塊, 根據(jù)各個(gè)模塊電壓和電流及可能遭受到的浪涌情況的不同需要分開(kāi)來(lái)做有針對(duì)的防護(hù)。
1、LED驅(qū)動(dòng)電路浪涌保護(hù)應(yīng)用
在交流電源AC輸入端浪涌保護(hù)方案,可以采用壓敏電阻(MOV) 或加氣體放電管(GDT/SPG)組合來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在有接地的情況下,可以采用如圖1差共模同時(shí)防護(hù)的理念,在L-N之間并聯(lián)壓敏電阻(MOV),可以有效地抑制差模所產(chǎn)生的浪涌過(guò)電壓,起到對(duì)后級(jí)電路保護(hù),在L/N-PE之間分別采用MOV 或MOV+GDT/SPG對(duì)地的電路連接方式可以有效的將共模浪涌能量泄放到大地, 防止浪涌引入到后級(jí)電路而造成損壞;如果在電源沒(méi)有接地線情況下,如圖2則在L-N線間可直接并聯(lián)壓敏電阻進(jìn)行差模防護(hù)即可。為了避勉MOV保護(hù)元件在防護(hù)失效之后,出現(xiàn)短路失效著火燃燒的可能性,可以使用TMOV或PMOV進(jìn)行保護(hù)。針對(duì)上面 MOV交流耐受電壓選擇至少要高于線路最大交流工作電壓1.2~1.4倍,以避勉誤動(dòng)作,在有同時(shí)使用放電管GDT/SPG時(shí),放電管擊穿電壓的下限值必須至少高于電路的最大峰值電壓,耐受電流必須根據(jù)自身浪涌等級(jí)的需求選擇不同電流等級(jí),以符合于浪涌測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的要求。
2、AC/DC后防護(hù)電路示意圖
在有交流經(jīng)過(guò)整流后,后端直流電路中的芯片對(duì)過(guò)壓和過(guò)流非常敏感,芯片易受損壞,如圖3所示,經(jīng)整流之后并聯(lián)瞬態(tài)抑制二極管TVS, 在有過(guò)壓產(chǎn)生時(shí),TVS會(huì)以皮秒級(jí)的反應(yīng)速度動(dòng)作而把過(guò)高電壓鉗制在一個(gè)安全的范圍內(nèi),從而保護(hù)后端芯片免受過(guò)壓的沖擊。異常電流可以通過(guò)在電路中設(shè)計(jì)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲PPTC進(jìn)行防護(hù),PPTC在過(guò)流產(chǎn)生時(shí)阻抗能迅速的變大,從而有效地阻斷異常電流,直至故障排除PPTC就可繼續(xù)恢復(fù)低阻狀態(tài),使電路能繼續(xù)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。TVS選用時(shí)截止電壓一般為正常工作電壓峰值的1.2~1.4倍即可,TVS功率大小要根據(jù)過(guò)壓的能量選擇合適的等級(jí)。PPTC選擇要結(jié)合電路工作電流及電壓進(jìn)行參考以及環(huán)境溫度也是影響PPTC選擇一個(gè)重要關(guān)鍵指標(biāo),PPTC的保持電流會(huì)隨著應(yīng)用環(huán)境溫度的升高而降低。PPTC在電路中的位置一般串聯(lián)在TVS前端,這樣PPTC不僅可以對(duì)電路芯片有效的起到保護(hù)作用同時(shí)又可以對(duì)TVS管起到一定保護(hù)作用,可以大大的提高TVS管的使用壽命。
3、LED直接驅(qū)動(dòng)電路防護(hù)示意圖
LED發(fā)光的亮度是由通過(guò)LED的電流大小來(lái)控制, 不穩(wěn)定的電流又極易燒壞LED,如圖4在DC/DC模塊后可以在電路中串聯(lián)恒流二極管來(lái)獲得穩(wěn)定的電流,,這樣不僅可以使LED獲得穩(wěn)定的亮度,,又不至于因電流的不穩(wěn)定而燒壞LED。低功率的LED燈工作電流一般為10mA到30mA,大功率的LED燈工作電流從200mA到1400mA不等,可以根據(jù)所需要的工作電流選擇型號(hào)合適的恒流二極管。由于LED燈也易遭受到靜電放電過(guò)壓的干擾受損, 因此DC/DC電路后端的LED燈也需要做一定的有效過(guò)壓防護(hù),一般采用TVS管就可以。
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4、LED燈串起防護(hù)示意圖
當(dāng)多個(gè)的LED燈通過(guò)串聯(lián)的方式進(jìn)行連接時(shí), 如圖5所示,一旦出現(xiàn)LED燈出現(xiàn)失效開(kāi)路故障,整個(gè)LED燈都會(huì)因?yàn)榇斯收隙绊懙狡渌麹ED燈正常工作,為了解決這個(gè)問(wèn)題, 可以針對(duì)每個(gè)LED燈上并聯(lián)一個(gè)防開(kāi)路的LED保護(hù)器件Tx,這樣就可充分的提高每個(gè)LED的使用效率,當(dāng)單個(gè)LED出現(xiàn)失效開(kāi)路故障時(shí), 與之并聯(lián)的LED開(kāi)路保護(hù)器件Tx會(huì)立即導(dǎo)通, 使之可持續(xù)的維持處于通態(tài),從而保證了電路中其它串聯(lián)的LED不因單顆LED的開(kāi)路故障而熄滅,但此防護(hù)措施成本相對(duì)比較高。
綜上所述, LED驅(qū)動(dòng)電路一般由AC輸入、整流,、DC/DC轉(zhuǎn)換、等模塊組成,從而一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)電路大致整體的防護(hù)方案可以參考如圖6所示:
圖6 LED驅(qū)動(dòng)電源整體防護(hù)示意圖
在實(shí)際應(yīng)用中,浪涌保護(hù)元件型號(hào)的選擇與電路的工作電壓電流,電路要做的雷擊浪涌測(cè)試等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),工作環(huán)境, 芯片的參數(shù)等諸多因素有著密切的關(guān)系, 因此在考慮和設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)電路防護(hù)時(shí),必須要進(jìn)行綜合的考量分析,才能有針對(duì)性的設(shè)計(jì)出比較合理的防護(hù)方案。
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