- 汽車LED照明驅(qū)動(dòng)電路
- 使用開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)LED的保留措施
- 降低開關(guān)電源工作頻率
- 開關(guān)晶體管放置在電路板的中心區(qū)域
- 使用快速恢復(fù)二極管
- LED區(qū)不要形成電流環(huán)路
- 縮短電纜和印制電路板上走線
理論上,LED光輸出與驅(qū)動(dòng)電流有關(guān),而與電源電壓無(wú)關(guān)。最對(duì)低要求應(yīng)用,如果電源電壓穩(wěn)定的話,一個(gè)電阻就可限制電流。值得注意的是,對(duì)這種最簡(jiǎn)單的應(yīng)用電路,LED在一定程度上顯示出自穩(wěn)定特性。亦即,若溫度升高的話,LED的光輸出減少,但同時(shí)其正向壓降亦降低,使驅(qū)動(dòng)電流增加,從而補(bǔ)償了較高溫度下光輸出的減少。
遺憾的是,汽車電源的變化范圍是很大的,在8V-18V之間,峰值電壓可達(dá)幾十伏。此外,高亮度LED驅(qū)動(dòng)電流大,會(huì)在電阻上產(chǎn)生大量的熱量,使散熱設(shè)計(jì)復(fù)雜化。
相對(duì)簡(jiǎn)單的方案是使用線性降壓穩(wěn)壓器(圖1),D1是一個(gè)穩(wěn)壓二極管,通過(guò)LED的電流設(shè)定為VD1/RSET。D2對(duì)基極二極管進(jìn)行濕度補(bǔ)償。這個(gè)電路仍然存在能量損失問(wèn)題和電阻散熱問(wèn)題。對(duì)于低電流LED,尤其是串聯(lián)后的LED正向壓降和稍低于電源電壓的場(chǎng)合,這個(gè)電路不失為經(jīng)濟(jì)有效的方案。
圖1簡(jiǎn)單穩(wěn)流電路
在多數(shù)場(chǎng)合,開關(guān)電源提供一種更佳的電氣解決方案。顧名思義,開關(guān)電源是開關(guān)工作的,在一個(gè)周期,對(duì)RLC電路充電;在下一個(gè)周期,存儲(chǔ)的能量用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載。這類電路效率極高,一般都能達(dá)到90%以上,開關(guān)穩(wěn)壓器能提升電壓,降低電壓,還能產(chǎn)生極性相反的電壓,這是線性穩(wěn)壓器所不具備的。
最簡(jiǎn)單的開關(guān)穩(wěn)壓器是圖2所示的降壓穩(wěn)壓器,輸入電壓與LED電壓之間的壓差對(duì)電感L充電,電流隨之增加,當(dāng)電流達(dá)到預(yù)設(shè)的值時(shí),控制電路將串聯(lián)的晶體管關(guān)閉,在LED通路形成一個(gè)交變電流。注意,在LED驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中,開關(guān)穩(wěn)壓電路控制電流的峰值。
這個(gè)值由可編程IC或外部元件來(lái)設(shè)定。電流值也由FET開關(guān)漏極上檢測(cè)電阻來(lái)定義。降壓穩(wěn)壓器流過(guò)LED的電流是連續(xù)的,但是交變的,而對(duì)電源而言是不連續(xù)的,這對(duì)電源工作會(huì)產(chǎn)生一定的影響,也增加了電源線上的噪聲。
圖2降壓型開關(guān)穩(wěn)流電路
如果電源電壓低于所有LED串聯(lián)電壓和,就要選用升壓穩(wěn)壓器。升壓穩(wěn)壓器(圖3)既要控制電流,又要控制電壓,電路相對(duì)復(fù)雜些。升壓穩(wěn)壓器在大電流情況下同樣存在嚴(yán)重的干擾問(wèn)題。因而最穩(wěn)定又最安全的LED驅(qū)動(dòng)器可采用升壓與降壓相結(jié)合的形式。一個(gè)升壓穩(wěn)壓器可驅(qū)動(dòng)幾個(gè)并聯(lián)的降壓穩(wěn)壓器。這樣,面對(duì)電源的是性能良好的升壓穩(wěn)壓器,而在負(fù)載端則是高電流輸出的降壓穩(wěn)壓器。
圖3升壓型開關(guān)穩(wěn)流電路
所有開關(guān)電源都會(huì)產(chǎn)生噪聲,電壓型穩(wěn)壓器可以提高工作頻率,在輸出端用大電容來(lái)濾波,LED電源是穩(wěn)流型的,降低噪聲就得采取如下措施:
•降低工作頻率。
•開關(guān)晶體管應(yīng)用放置在電路板的中心區(qū)域。
•快速恢復(fù)二極管。
•LED區(qū)不要形成電流環(huán)路。
•縮短電纜和印制電路板上走線。
除了上述措施,新的方案也有助降低驅(qū)動(dòng)電源的噪聲。Melexis公司的MLX10801和MLX10803LED驅(qū)動(dòng)器采用偽隨機(jī)開關(guān)頻率發(fā)生器來(lái)降低電氣噪聲。圖4是低噪聲應(yīng)用的電路實(shí)例,它符合CISPR25的5級(jí)標(biāo)準(zhǔn),這里CISPR是國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員法文的縮寫。工作電感L1應(yīng)根據(jù)開關(guān)頻率和LED電流來(lái)確定。為了方便用戶設(shè)計(jì),公司還提供了一個(gè)軟件和Excel表格,用來(lái)選取ROSC、RSET和RSENSE。
圖4MLX10803應(yīng)用實(shí)例
對(duì)圖4電路,開關(guān)頻率應(yīng)低于150KHz,若LED電流在0.5-1A之間,L1與L2為100?H。噪聲是寬帶的,因而濾波電容采用大、小相結(jié)合的方案。二極管D1是高頻噪聲的主要來(lái)源,應(yīng)仔細(xì)選擇,在電源電壓低于100V時(shí),可使用肖特基二級(jí)管。
GaAs與GaAsPLED的光輸出強(qiáng)度與結(jié)溫密切相關(guān),例如LED在25℃輸出100%的話,在80℃時(shí)只有80%。驅(qū)動(dòng)器設(shè)置了溫度斜度補(bǔ)償電路,實(shí)際上一個(gè)PTC或NTC電阻便可解決問(wèn)題,利用PTC的溫度系數(shù)來(lái)平衡LED的光輸出。為了保護(hù)LED,在溫度高于80℃,可以在器件的輸入端增加一個(gè)NTC電阻。