LED照明之降压结构的实现
led电源分压供电原理
led电源分压供电原理
LED电源分压供电原理是通过驱动电路将供电电源变换为直流电流才能工作。
LED驱动电路的类型、结构与供电电源的类型有关，通常分为直流供电、交流供电两大类。
直流供电是能直接提供直流电流的各种干电池、蓄电池和太阳能电池等，根据所提供的电源电压又可分为以下几种形式。
1. 高压AC85-265。
2. 低压。
3. 低电压驱动：低电压驱动就是指用低于LED正向导通压降的电压驱动LED，如一节普通干电池或镍铬/镍氢电池，其正常供电电压为～。
低电压
驱动LED需要把电压升高到足以使LED导通的电压值。
对于LED这样的低功耗照明器件，这是一种常见的使用情况，如LED手电筒、LED应急灯、
节能台灯等。
4. 恒压源和恒流源之分。
5. 隔离电源和非隔离电源之分。
6. 输入电压与输出电压的关系分：升压型、降压型、升降压型。
此外，LED不能像传统光源那样直接使用供电电源，需要驱动电路将供电电源变换为直流电流才能工作。
如需更多信息，建议阅读LED电源分压供电原理相关文献或咨询电子工程专家。
BL8333A非隔离降压型LED驱动芯片
℃ ℃ V
Page 2
BL8333ADatasheet V1.0
BL8333A
非隔离降压型 LED 恒流驱动芯片
ELECTRICAL CHARACTERISTICS
电气特性（VDD=15V，TTYP = 25℃）
项目
符号
VDD 钳位电压 工作电流 启动电压 启动电流
欠压保护阈值 采样基准电压 短路时电流检测阈值 动作消隐时间 内部 MOS 关断延迟 DRN 端 MOS 漏源极穿电压 内部 MOS 内阻 内部 MOS 漏电流 RADJ 引脚电压 最大导通时间 最大退磁时间 最小退磁时间 过热温度调节点
边峰值电流进行比较计算，通过采样电阻的调节来实现 LED 驱动电流的大小：
I LED
400 2RISEN
mA ；
其中：ILED 是 LED 的驱动电流，RISEN 是采样电阻
电感设计计算
BL8333A 工作在 CRM 模式，当电路上电后输出控制脉冲，内部 MOSFET 将不断工作在导通/关闭状态， 内部 MOS 管打开时，电感也将导通，开始蓄能，直到达到电流峰值时内部 MOS 管关闭，此间的电感的导 通时间为：
FEATURES
· 内部集成 500V 功率管 · ±3%以内的系统恒流精度 · 芯片超低工作电流 · 无需辅助供电电路 · 电感电流临界连续模式 · 宽输入电压 · 输出短路保护
BL8333A 内部集成了 500V 功率 MOSFET，无需次 级反馈电路，也无需补偿电路，加之精准稳定的自 适应技术，使得系统外围结构十分简单，可在外围 器件数量少，参数范围宽松的条件下实现高精度恒 流控制，极大地节约了系统成本和体积，并且能够 确保在批量生产时 LED 灯具参数的一致性
阻容降压原理和计算公式及LED照明应用原理基础
阻容降压原理和计算公式及LED照明应用原理基础作者：113007060提交日期：2010-5-2 17:52:00 | 分类:照明技术应用 | 访问量：234阻容降压原理和计算公式这一类的电路通常用于低成本取得非隔离的小电流电源。
它的输出电压通常可在几伏到三几十伏，取决于所使用的齐纳稳压管。
所能提供的电流大小正比于限流电容容量。
采用半波整流时，每微法电容可得到电流（平均值）为：（国际标准单位）I(AV)=0.44*V/Zc=0.44*220*2*Pi*f*C=0.44*220*2*3.14*50*C=30000C=30000*0.000001=0.03A=30mAf为电源频率单位HZ;C为电容容值单位F法拉;V为电源电压单位伏V;Zc=2*Pi*f*C为阻抗阻值单位欧姆.如果采用全波整流可得到双倍的电流（平均值）为：I(AV)=0.89*V/Zc=0.89*220*2*Pi*f*C=0.89*220*2*3.14*50*C=60000C=60000*0.000001=0.06A=60mA一般地，此类电路全波整流虽电流稍大，但是因为浮地，稳定性和安全性要比半波整流型更差，所以用的更少。
使用这种电路时，需要注意以下事项：1、未和220V交流高压隔离，请注意安全，严防触电！2、限流电容须接于火线，耐压要足够大（大于400V），并加串防浪涌冲击兼保险电阻和并放电电阻。
3、注意齐纳管功耗，严禁齐纳管断开运行。
电容降压式电源将交流式电转换为低压直流电容降压原理电容降压的工作原理并不复杂。
他的工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。
例如，在50Hz的工频条件下，一个1uF 的电容所产生的容抗约为3180欧姆。
当220V的交流电压加在电容器的两端，则流过电容的最大电流约为70mA。
虽然流过电容的电流有70mA，但在电容器上并不产生功耗，应为如果电容是一个理想电容，则流过电容的电流为虚部电流，它所作的功为无功功率。
二极管降压原理
二极管降压原理
二极管降压原理是指利用二极管的特性，使得输入电压降低到所需的输出电压。
二极管是一种具有非线性特性的电子元件，其在正向工作时具有导通特性，而在反向工作时则表现出阻断特性。
在二极管降压电路中，二极管被正向偏置，也就是接在输入电源的正极上。
当输入电压较大时，二极管处于导通状态，其正向导通压降约为0.7V。
通过选择适当的电阻或电压分压网络，可以使得输出电压就是二极管的正向导通压降。
当输入电压小于二极管的正向导通压降时，二极管将进入阻断状态，输出电压将近似于输入电压。
因此，通过控制二极管的导通和阻断状态，可以实现电压的降低。
需要注意的是，二极管降压电路会引入一定的功率损耗。
由于二极管导通时会有一定的电流流过，因此会产生二极管的导通压降导致的功耗。
同时，电阻或电压分压网络也会引入一定的功耗。
此外，二极管降压电路也有一定的限制条件。
首先，输入电压必须大于二极管的导通电压，否则无法实现降压效果。
其次，电压降低程度受限于二极管的导通压降和电阻的阻值。
因此，在设计二极管降压电路时，需要对电压和电流进行合理选择，以满足实际应用的需求。
基于HV9910B的LED降压驱动电路设计研究
基于HV9910B的LED降压驱动电路设计研究黄剑平;沈汉鑫【摘要】LED照明需要稳定、可靠的恒流驱动电路。
应用LED驱动芯片HV9910B设计了大功率高亮度LED驱动电路。
提出了基于该芯片的设计方案，采用DC/DC降压型拓扑结构，以输出恒定电流的方式驱动LED。
重点解析了整个电路的详细设计过程。
该电路的输入电压为12 V，可驱动2个1 W的大功率LED发光，驱动电流达350 mA，并具有PWM调光功能。
对该设计的测试结果表明，电路的效率可达89.2%，优于大部分同类电路，且电路的PWM调光线性度良好，性能稳定可靠。
该电路所需的外围元器件少，电路结构简单，设计方便，广泛适用于通用的LED照明场合。
%A stable and reliable constant current driving circuit is needed in LED illumination. A high power and high brightness LED drive circuit with HV9910B chip was designed. A design scheme based on this chip is proposed,in which DC/DC buck topology structure is adopted and constant current driving mode is used for LED. The detailed design process of the cir-cuit is described. The input voltage of the circuitis 12 V. The circuit with PWM dimming function can drive two 1 W LEDs con-nected in series and its driving current is 350 mA. The test result shows that the circuit has the efficiency of 89.2% which is bet-ter than other similar circuits,and its PWM dimming linearity is good and performance is stable. Few peripheral components are needed in this circuit. The circuit is simple and easy to design. The circuit is suitable for LED illumination in general occasion.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2014(000)019【总页数】4页(P139-142)【关键词】恒流驱动电路;降压驱动;LED照明;HVPP10B【作者】黄剑平;沈汉鑫【作者单位】厦门理工学院光电与通信工程学院，福建厦门 361024;厦门理工学院光电与通信工程学院，福建厦门 361024【正文语种】中文【中图分类】TN602-34;TM923.02与传统的照明光源相比，LED光源具有高效率、低功耗、颜色纯、低电压驱动、使用寿命长、安全环保、体积小等优点[1]，而一个可靠、稳定、高效率的驱动电路是LED发挥这些优势的关键和保障。
升压与降压的工作原理
升压与降压的工作原理
【原创版】
目录
1.升压与降压的定义
2.升压与降压的工作原理
3.升压与降压的实际应用
正文
升压与降压是在电子设备中常见的电源管理技术。
升压指的是将输入电压提升到更高的电压，而降压则是将输入电压降低到更低的电压。
这两种技术在电子设备中有着广泛的应用，比如在电源适配器、LED 驱动器、通信设备等领域。
下面我们来详细了解一下升压与降压的工作原理。
升压的工作原理主要是通过改变电源的输出电压，从而实现输入电压的提升。
升压的过程中，需要使用一个升压电路，这个电路可以是基于电感、电容、二极管等元器件构成。
升压电路的工作原理是利用电感或电容储存电能，然后通过控制开关器件的开关时间，将储存的电能释放到输出端，从而实现输出电压的提升。
降压的工作原理则与升压相反，它是通过降低电源的输出电压，从而实现输入电压的降低。
降压的过程中，需要使用一个降压电路，这个电路可以是基于电感、电容、二极管等元器件构成。
降压电路的工作原理是利用电感或电容储存电能，然后通过控制开关器件的开关时间，将储存的电能释放到输出端，从而实现输出电压的降低。
升压与降压技术在实际应用中具有重要意义。
比如在 LED 照明领域，由于 LED 的工作电压较低，因此需要使用降压电路将输入电压降低到LED 的工作电压，从而实现 LED 的稳定工作。
在通信设备领域，由于通信设备的工作电压较高，因此需要使用升压电路将输入电压提升到通信设备的工作电压，从而实现通信设备的稳定工作。
总的来说，升压与降压技术是电源管理领域中非常重要的技术，它们在电子设备中有着广泛的应用。
降压恒流原理
降压恒流原理详解引言在电力系统中，降压恒流是一种常见的电源控制方法。
它可以通过调节输出电压和输出电流来实现对负载的精确控制。
本文将详细解释降压恒流的基本原理，并提供一些实际应用案例。
什么是降压恒流？降压恒流是一种电源控制技术，通过调节输出电压和输出电流来保持负载上的恒定电流。
这种技术广泛应用于各种场景，如直流稳定器、LED驱动器、太阳能逆变器等。
基本原理降压恒流的基本原理可以通过以下步骤来解释：1.输入电源：首先，我们需要一个输入电源，通常为交流（AC）或直流（DC）电源。
这个输入电源提供了所需的能量来驱动整个系统。
2.变换器：接下来，我们需要一个变换器来将输入电源转换为所需的输出特性。
变换器通常由开关元件（如晶体管）和能量储存元件（如电感和电容）组成。
3.控制回路：为了实现恒定的输出电流，我们需要一个反馈控制回路来监测输出电流并相应地调整变换器的工作状态。
这个控制回路通常由一个比较器和一个错误放大器组成。
4.比较器：比较器用于将实际输出电流与期望输出电流进行比较，并产生一个误差信号。
5.错误放大器：错误放大器接收误差信号，并根据该信号调整变换器的工作状态。
例如，如果实际输出电流低于期望输出电流，则错误放大器会增加开关元件的占空比，以增加输出电流。
6.输出负载：最后，我们将连接一个负载到变换器的输出端口。
这个负载可以是各种设备，如LED灯、电机或其他电子设备。
通过以上步骤，降压恒流系统可以实现对负载上的恒定电流进行精确控制。
实际应用案例下面是一些实际应用案例，说明了降压恒流技术在不同领域中的应用：1. 直流稳定器直流稳定器是一种常见的降压恒流应用。
它通常用于为各种设备提供稳定的直流电源。
直流稳定器可以通过调节输入和输出之间的差异来实现恒定的输出电流。
例如，如果输出电流低于期望值，直流稳定器会增加输入电压以提供更多的能量。
2. LED驱动器LED驱动器是另一个常见的降压恒流应用。
LED灯通常需要恒定的电流来正常工作，并且对输入电压的变化非常敏感。
采用电容降压的LED驱动电路分析
采用电容降压的LED驱动电路分析
摘要：采用电容降压电路是一种常见的小电流电源电路﹐由于其具有体积小﹐成本低﹐电流相对恒定等优点﹐也常应用于LED的驱动电路中。
采用电容降压电路是一种常见的小电流电源电路﹐由于其具有体积小﹐成本低﹐电流相对恒定等优点﹐也常应用于LED的驱动电路中。
图一为一个实际的采用电容降压的LED驱动电路﹐请注意﹐大部分应用电路中没有连接压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管﹐建议连接上﹐因压敏电阻或瞬变电压抑制晶体管能在电压突变瞬间( 如雷电﹐大用电设备起动等)有效地将突变电流泄放﹐从而保护二级关和其它晶体管﹐它们的响应时间一般在微毫秒级。
电路工作原理﹐
电容C1的作用为降压和限流﹐大家都知道﹐电容的特性是通交流﹐隔直流﹐当电容连接于交流电路中时﹐其容抗计算公式为﹐
XC = 1/2πf C。
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LED照明之降压结构的实现
在文章的第一部分，我们研究了基本的LED光源和驱动方式。
介绍了一些简单的驱动方式，例如电压源/限流电阻的方式和线性稳压电源方式，但LED光源的功率需求和复杂程度的不断增加，使得这些简单的驱动方式已经不在能满足要求。
这样就需要一种更加高级开关模式的LED驱动。
那到底我们选择用什么样的开关方式呢？在第二部分，我们将探讨为什么开关模式的LED驱动用恒流降压电路表现最好，或者换种说法，为什么要用降压模式？
随着LED的广泛应用，在很多地方线性电源这种简单的结构已经不能满足需求。
一般情况下，当用电阻的方式设定LED所需的正向电流的时候，这种简单的驱动方式可以连续的由电源向负载提供能量。
由于LED的电流与电阻上的相同，所以电阻上产生的功耗会随输入电压的增加而增加。
例如，一个用线性电源驱动的LED，效率为70%，用5V线性电源提供1A 电流给一个典型的白光InGaN LED (VF = 3.5V)。
在相同的工作条件下，当输入电压上升到12V时，它的效率将会降到30%。
在如此低效率的情况下是无法应用的。
开关电源
开关电源改善了由于输入变化使得效率变化比较大的问题。
这种方式是通过控制占空比的方式来满足输出所需要的电压或电流。
由于开关电源会产生脉冲式的电压和电流，所以这就需要用一些储能器件(电感或电容)对这些脉冲波形进行整形。
和线性电源相反，开关电源可以通过不同的设置来实现电流或电压的降、升或者同时升降的功能。
开关电源同样可以在宽的输入或输出范围下实现高效率。
在前面的例子中，用一个降压型的开关电源取代线性电源后，当输入电压由5V变到12V后，电路的效率由95%变到98%。
开关电源在效率和结构的灵活性上得到了很大的提升，但由于周期性的开关造成了噪声的增加，同时由于结构的复杂使得电路的可靠性下降和成本的上升。
恒流型LED电路可以被简单的认为是一个恒流源。
拓扑结构的选择应该考虑最少的外部原件和最好的性能为标准，这样可以提高电路的稳定性和减少成本。
鉴于LED的动态调光特性好，在设计的时候要考虑使这种特性能够方便应用。
幸运的是，基本降压开关电路在实现这些特性的时候表现的非常好，所以LED驱动一般选择降压型开关电源。
恒流输出级
开关调整器最常用的是电压调整器。
图1a为一种基本恒压型降压调整器。
降压控制器可以在输入电压变化的情况下，通过控制占空比或频率的变化使输出电压保持恒定。
输出所需的电压由下面的公式计算得到(Eq. 1)
图1a：基本降压型电压调整器
电感L用来设置电感电流纹波的峰-峰值ΔIpp的大小，电容Co用来设置输出电压纹波和输出电压的负载瞬态响应。
在这种降压型逆变器中电感的平均电流等于负载电流，因此我们可以通过控制电感电流纹波的峰-峰值来控制负载电流。
这样可以使电压源控制的方式转换成电流源控制的方式。
图1b为一种基本电流型降压调整器。
与恒压型相似，恒流型降压调整器可以在输入电压变化的情况下，通过控制占空比或频率的变化使输出电流IF保持恒定。
输出所需的电流由下面的公式计算得到(Eq. 2)：
图1b：基本电流型降压调整器
在我们设定好LED电流IF之后，我们必须准确的检测电感上的电流。
从理论上来说，检
测电感电流有很多方式，例如利用MOSFET的导通阻抗Rdson检测或者用电感的直流电阻检测。
但是实际上这些检测方式在精度上不能满足LED电流设置的要求(高亮度LED的精度为5%-15%)。
如果直接用电阻RFB来检测IF，这样在精度上就可以满足要求，但是在电阻上将会产生额外的功耗。
降低反馈电压VFB，在同样的检测电流IF (图. 2)的情况下可以降低检测电阻的阻值，这样就可以使功耗降到最低。
最新的LED驱动大多数提供的参考电压(反馈电压)在50-200毫伏之间。
恒流降压调整器独特之处在于输出可以不需要电容。
因为有连续的输出电流和不存在负载瞬态变化，这个调整器中输出电容的作用只是局限于电流滤波器。
当我们设置成没有电容的恒流型降压调整器时，此时输出阻抗将大幅增加，而对于升压型来说，由于输出阻抗增加，为了满足输出电流恒定，输出电压也将会大幅增加。
结果调光的速度和调光的范围都有了显着的提高。
在应用过程中，从背光和机器视觉角度来说调光的范围是一种非常有价值的特性。
在另一方面，由于输出电容不足，AC电流的纹波电路需要比较大的电感，以满足LED纹波的要求(正向电流ΔIF = ±5 到20%)。
在同样的电流纹波时，大电感会增加面积和LED驱动的成本。
因此在恒流降压电路中，输出电容的使用要在成本、面积和调光的速度、范围之间经行权衡。
例如，用纹波电流驱动一个1A的白光LED(VF ≈ 3.5V)，ΔIF需要满足±5%范围内，输入电压12V，频率为500kHz，在电感电流幅度为1.1A时，只能允许使用50mH的电感。
然而如果电感的纹波电流允许增加±30%，那么电感将会小于10mH。
如果10mH和50mH电感在使用相同的材料和相同的额定电流的情况下，在成本和体积方面，10mH大概只是50mH的一半。
为了用10mH电感实现需求的ΔIF (±5 %)，输出电容需要根据LED的动态电阻rD和检测电阻RFB和在此开关频率下电容的阻抗来计算，可以利用下面的表达式(Eq. 3)
环路控制结构
基于降压的结构可以与很多环路控制结构很好的匹配，而且不用考虑稳定性的限制，例如右半平面零点问题。
除了和其他调光方法兼容以外，这种降压结构使得PWM调光变得容易。
基于这种结构的LED驱动可以使系统设计人员提供更多的选择。
滞回控制非常适合在开关频率变化比较快和输入范围比较小的情况下应用，例如白纸灯泡和交通灯。
由于滞回控制不用考虑稳定性限制，所以不需要考虑环路补偿。
不像环路控制那样受带宽限制。
利用滞回控制驱动降压LED驱动(图.2a)使设计变得简单，也减少了器件数量和成本。
这种结构也使PWM 调光的范围比其他结构好。
利用滞回控制的LED驱动非常适合在要求调光范围非常大和调光频率比较高以及开关频率变化非常大的情况下应用。
图2a：基本的滞回控制降压驱动
类似的滞回降压LED驱动可以在固定频率操作和不需要开关频率变化的滞回控制之间提供了一个比较好的折中方案。
控制开启时间的降压LED驱动(图2b)使用了一个滞回比较器和开启时间控制器。
让开启时间与输入电压成反比，这样可以让开关频率的变化减少的最小。
运用这种结构同样可以避免环路控制的带宽限制。
运用不同的调光结构可以让调光范围变得非常宽。
在一些情况下，例如许多自动控制应用中，LED驱动与外部时钟或与驱动之间进行同步时要求减少噪音的干扰。
在没有时钟的滞回控制和准滞回控制的结构在执行同步频率时会带来困难。
相比来说，这个问题对于由时钟控制的调整器来说就比较容易实现，例如图2c中固定频率的降压LED驱动。
固定频率控制可以解决这个复杂的问题，但是由于它动态响应的限制也影响了调光的范围。
图2c：基本的固定频率的降压LED驱动
总之，降压LED驱动的很多特点使其变得很有吸引力。
它可以很容易设置成电流源，也可以实现最少的外围元器件，器件少可以使得设计变得简单，提高驱动的稳定性，也可以减少成本。
降压结构的LED适合很多种控制方式使其应用的灵活性比较高。
它输出可以省略输出电容，也可以与其他不同的调光方式进行很好的匹配，这些特点可以允许它在高速调光和宽范围调光的情况下应用。
当应用允许的情况下，所有的这些特点使得降压LED驱动的拓扑结构有了很多的选择。
什么样的应用条件不允许使用这种结构呢？例如家用或商用的照明需要上千流明，设计一种方法来驱动一个LED串。
LED串上的总的正向压降等于其中每个LED正向压降之和。
在一些情况下，系统的输入电压范围可能比一串LED的正向压降低，或者有的时候高有的时候低。
这些情况下有可能会需要升压结构，也有可能会需要降-升压开关调整器。
在下一部分，我们将会讨论升压和降-升压结构的LED驱动。