各种LED驱动技术.doc
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1、各种LED驱动技术驱动分类根据 LED 驱动电源输出的电流极性,可将LED 驱动方式分为直流型驱动和交流型驱动。直流型驱动主要针对直流 LED,负载只流过单方向的电流,而交流型驱动主要针对交流 LED,负载流过双方向的电流。直流型驱动是 LED 最常见的驱动方式,实际应用的 LED 绝大多数都为直流LED,因此根据流过 LED 的电流性质,可将直流型驱动方式分为恒压驱动、限流驱动、恒流驱动和脉冲驱动。1.1 直流型驱动恒压驱动恒压驱动时,LED 两端电压保持基本恒定,但由于电压中存在纹波,使得 LED 电流随着电压的波动而波动。根据 LED 的伏安特性,微小的电压波动会引起 LED 电流的较大
2、波动。 另外,由于 LED 负温度效应的影响,电流波动有可能造成结温和电流的恶性循环,严重时甚至烧毁LED。因此,LED 采用恒压驱动时,对驱动电源的恒压精度要求较高。虽然恒压驱动对LED性能的影响较大,但是在电源技术的发展过程中,恒压技术相对恒流技术要成熟得多,而且在一些要求不高的场合可以通过简单而又经济的方法实现恒压(如采用稳压芯片 TL431),所以在一些低端 LED驱动电源中仍然有少量应用。限流驱动限流驱动是指将 LED 电流限制在设定范围以内的驱动方式。根据限流的实现方式,又可将其分为阻抗限流、饱和限流和分流限流。阻抗限流通过在电流主回路中串入远大于LED 负载等效阻抗的大阻抗,减小
3、外界干扰对LED 负载电流的影响,从而达到限流的目的。限流效果主要取决于串联阻抗的大小。该驱动方式结构简单,成本很低,但驱动性能不理想,特别是单纯采用电阻限流方案时,电阻上的大功耗使整机效率很低,只在小功率 LED 场合有少量应用。有些元器件如 MOS 管、稳流二极管等,当满足一定条件时即进入饱和状态,随着输出端电压上升,电流几乎不变,将其与 LED 串联,可以限制流过 LED 的电流,即饱和限流。上述驱动方式可以达到较好的驱动性能,但由于过分依赖于元器件特性,而实际中同类元器件间的差异较大,较难大规模推广应用。分流限流是指当 LED 电流超过预先设定的限定值时,辅助电路将接通,将超过的电流分
4、流,从而使流过 LED 的电流基本保持不变,达到限流的目的。其典型电路有如下两种:如图(a)的分流支路与 LED 并联,如图(b)的分流支路与 LED 串联。其他的分流限流电路都可以看成是上述两种典型电路的演变电路。图(a)中 R1 与 LED 负载串联,电流正常时,LED负载流过全部回路电流;当电流超过设定的限定值时,R1 上的电压上升,T 触发导通,使过量的电流经 R2 和 T 分流,从而维持 LED 电流在设定范围以内,图中 T 可以是半导体三极管、IC、半导体可控硅中的一种或多种组合。图 4(b)的整体电路与 LED 负载串联实现限流,电流正常时,Q 2 截止,Q 1 工作在饱和状态,
5、电流经 Q 1、R1 流向 LED;当电流超过限定值时,R1 两端电压升高,使 Q 2 导通,Q 1 逐渐退出饱和,两端电压升高,从而调节 LED负载电压,并将多余的能量消耗在限流电路中,达到限流目的。由于分流限流电路结构简单,成本低,可靠性高,在中小功率场合的应用较广泛,同时还可利用它来抑制和吸收电路中短暂的过饱和电流;但其串联在负载回路中的元件损耗较大,电路效率较低。恒流驱动恒流驱动是指保持流过 LED 的电流恒定的驱动方式,当外界干扰使得电流增大或减小时,LED 电流都可以在恒流电路的调节作用下回到预设值。由于 LED 具有非线性 I-V 特性,小电压波动将引起电流的大波动,因此,采用恒
6、流驱动 LED 可以达到较好的性能。根据主功率器件的工作状态,可将恒流驱动分为线性恒流和开关恒流。在线性恒流电路中,主功率器件与 LED 负载串联,且工作在线性放大区,其典型电路图如图(a)所示。图中主功率器件为 NMOS管 Q 1,工作在线性放大区,由门极电压调节漏源极间电压,从而相应调节 LED 上的电压电流。图中 Q 1 漏极与 LED 负载相连,电阻 R1 串联在主回路中,用于负载电流反馈,运算放大器 A的反相输入端接电流反馈信号,正相输入端与预先设定的参考电压 V ref 相连,运算后得到相应的 Q 1 门极控制信号,控制电阻 R1 上的电压恒定,即保持了 LED 负载电流恒定。另一
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