详解大功率LED恒流驱动原理
恒压恒流LED照明驱动原理
现在有关这个问题有很多各种不同似是而非的说法，有人说：在led伏安特性上，电压定了，电流也就定了。
所以采用恒压和恒流效果是一样的。
有人说LED并联时就应该采用恒压电源供电，而LED串联时就应该采用恒流电源供电；有人说，因为LED是恒流器件，所以要用恒流源供电；有人说，采用市电供电时就应该采用恒压电源供电，采用蓄电池供电时，就应该采用恒流电源供电。
至于为什么这样要求，似乎谁也说不明白。
那么，到底是应该采用恒压电源，还是恒流电源供电呢？首先来看一下LED到底是什么样的器件。
因为LED的亮度是和它的正向电流成正比，而且一些LED的结构决定了它的散热也就是功耗。
所以大多数LED会给出额定电流，例如Φ5为20mA，1W的为350mA等，但这并不等于LED只能工作于这些额定电流，更不意味着LED就是一个恒流器件。
例如Cree的1瓦LED和3瓦LED是同一型号，电流从350mA加大到700mA，功率就从1W加大成3W，所以这个LED可以工作在350-700mA 之间的任意值。
要深入了解这个问题首先要知道LED的伏安特性。
1. LED的伏安特性LED的中文名字就是发光二极管，所以它本身就是一个二极管。
它的伏安特性和一般的二极管伏安特性非常相似。
只不过通常曲线很陡。
例如一个20mA的草帽LED的伏安特性如图1所示。
图1. 小功率LED的伏安特性假如用干电池或蓄电池供电，那么因为LED伏安特性的非线性，很小的电压变化就会引起很大的电流变化，上图中电源电压在3.3V时正向电流为20mA的LED，如果用3节干电池供电，新的电池电压超过1.5V，3节就是4.5V，LED的电流就会超过100mA，很快就会烧坏。
对于1W的大功率LED也是如此，图2是某公司1W的LED伏安特性，而一个12V蓄电池的电压，在充满电到快放完电的电压可以从14.5V降到10.5V。
相差将近20%。
从伏安特性上可以看出，电源电压的10%的变化（3.4V-3.1V），就会引起正向电流的3.5倍的变化（从350mA变到100mA）。
led灯恒流驱动电路原理
led灯恒流驱动电路原理English: The principle of a constant current drive circuit for an LED light involves maintaining a steady flow of current through the LED, regardless of changes in voltage or temperature. In this circuit, a constant current source is used to regulate the current flowing through the LED, ensuring that it operates within its safe operating limits. The most common type of constant current drive circuit for LEDs utilizes a switching regulator or a linear regulator. These regulators adjust the voltage across the LED to maintain a consistent current, thereby stabilizing the brightness of the LED. By using a constant current drive circuit, the LED can operate at its optimal efficiency and lifespan, while also providing consistent and reliable lighting performance.中文翻译: LED灯的恒流驱动电路原理涉及保持LED中的电流稳定流动，而不受电压或温度变化的影响。
大功率LED高频驱动电路的工作原理与设计方案
大功率LED高频驱动电路的工作原理与设计方案摘要：由于白光LED具有低成本、长寿命和小体积的特性，被迅速应用到了照明和背光等领域，其驱动电路也层出不穷，但大多数驱动源都没有解决效率不高，LED发光亮度不一致，发热量大等问题。
该文提出了一种基于恒流二极管的大功率LED 高频驱动方案，以带可控端的2THL系列恒流二极管为驱动元件，通过在控制端输入高频脉冲小信号控制恒流二极管通断，从而实现高频恒流驱动大功率LED这一目的。
调节脉冲信号占空比即可实现LED调光。
该文设计的驱动电路不仅能够保证LED 持续、稳定、高效地工作，在一定程度上减小了LED 芯片发热量，提高了LED 灯具使用寿命，并且对输入电源要求不高，整体可以节能40% 左右。
近几年来随着白光LED, 特别是大功率白光LED的出现，LED 作为一种新型绿色照明光源具有体积小、机械强度大、功耗低、寿命长，便于调节和控制以及无污染等特征，目前被应用到了汽车灯、交通灯、背光和照明等领域。
由于LED具有工作电压低，电流随电压指数增加等特点，传统电源一般都不能直接给LED供电。
LED驱动器应具有直流控制、高效率、调光、过压保护、负载断开、小型及简易使用等特点。
笔者设计大功率LED 驱动电路是基于2THL 系列恒流二极管的恒电流驱动方式。
通过引入高频控制信号缩短单位时间内的通电时间以减小LED 芯片发热量，提高LED发光效率。
1 LED工作特性目前市面上的大功率LED单颗功率从1W 到几百瓦不等，由于1W 以上大功率LED 大多是以1WLED管芯为基础封装成的，在此主要介绍一下1 WLED的工作特性。
（a）1W 白光LED工作特性曲线（b）LED发光强度与电流关系曲线（c）LED电流与工作温度关系曲线图1 1W 高亮度LED特性曲线图1（a）为1W 高亮度LED 正向压降（VF ）和正向电流（IF ）的关系曲线。
由曲线可知当正向电压超过某个阈值（约2 V ）时即LED导通后，在一定电压范围内LED 的电流是成指数上升的。
led恒流驱动器原理
led恒流驱动器原理
LED恒流驱动器是一种用于驱动LED灯的电路，它保持稳定
的电流流过LED，以确保其亮度和寿命。
该驱动器的原理主
要包括电源、电流检测电路和恒流输出电路。
在LED恒流驱动器中，电源提供稳定的电压给电流检测电路
和恒流输出电路。
电流检测电路用来测量LED的实际工作电流，并将其与设定的恒流值进行比较。
如果实际电流小于设定值，电流检测电路会产生一个反馈信号，通过控制电路来调整电流输出。
恒流输出电路的主要作用是根据电流检测电路的反馈信号，控制输出电流的大小。
一般情况下，恒流输出电路采用线性调节或开关调节的方式来实现。
线性调节方式使用一个功率晶体管和一个恒流源，根据反馈信号的变化来调整晶体管的导通状态，以控制输出电流。
开关调节方式则使用开关器件如MOSFET
来调整输出电流。
LED恒流驱动器的工作原理是通过不断调整恒流输出，以保
持LED的稳定工作电流。
这样可以确保LED的亮度和寿命在
一定范围内保持一致，避免因工作电流波动而引起的亮度不均衡和寿命缩短问题。
总之，LED恒流驱动器通过电源、电流检测电路和恒流输出
电路的配合工作，实现对LED灯的稳定驱动，保证其亮度和
寿命的稳定性。
没有标题相同的文字，这里是重新讲述原理的方式。
详解大功率LED恒流驱动原理
详解大功率LED 恒流驱动地设计原理时间：2018-01-03 15:16:32 来源：作者：0 引言光伏发电行业作为一种新兴行业,其发展具有突飞猛进地趋势.光伏照明是光伏产业中地支柱产业.由于光伏电池所发出来地电如果不经过一次变换地话是直流电,因此,LED 光源作为一种直流电光源,尤其适合光伏照明产业.但是,LED 地高效节能地优点要想保证地话,其驱动具有尤为重要地作用.本文对大功率LED 和小功率LED 适合地驱动进行了比较研究.并且提出一种基于PT4115地高效率地大功率LED 恒流驱动解决方案.该种驱动电路简单、高效、成本低,适合当今太阳能产品地市场化发展.b5E2RGbCAP1 LED 工作特性LED 具有对电压敏感地特性,当LED 两端电压超过其导通电压后.可近似地认为其正向电压VF和正向电流IF 成比例关系.因此,电压地变化会引起电流地变化.p1EanqFDPw图1 LED 地VF 和IF 特性曲线线从图1 可以看出电压地微小变化会引起电流地极大变化.由此,可以得出对于LED 应该采用恒流驱动,防止流过LED 电流地极大波动,影响LED 地使用寿命.因此,不管是交流恒流驱动还是直流恒流驱动,其输出端LED 两端电压地峰峰值最好控制电流在几十毫安.DXDiTa9E3d2 LED 常用驱动技术比较研究2. 1 电阻镇流驱动图2 采用镇流电阻驱动地原理图从图2 中可见,采用电阻镇流地驱动方式就是在LED 灯串上串联上镇流电阻.通过镇流电阻降低在LED 灯串上地电压,防止LED 过压被击穿.镇流电阻地驱动方式实际上就是通常所说地恒压驱动方式.该种驱动方式虽然简单,但是在镇流电阻上会有损耗,并且,损耗会随输入电压地增大而增大.因此,该种技术作为最早地驱动技术,已经随着技术地发展,逐渐被取代.RTCrpUDGiT2. 2 PWM恒压驱动方式众所周之,PWM驱动方式本身具有驱动效率高地优点.因此,采用PWM 恒压驱动方式具有效率高,驱动电路简单地优势.但是,镇流电阻这种恒驱动方式,已经不适合当今光伏照明地简洁、高效地趋势.因此,PWM恒压IC 随之出现.5PCzVD7HxA图3 恒压驱动原理对于采用恒压驱动<见图3） ,因输出到LED 负载两端地压降不变,如果其中一路地某颗LED 发生短路故障,则这个输出地恒压压降将全部降在其它LED 两端,则剩余地每颗LED 承受地电压可能超过电压额定值,而将其烧毁.jLBHrnAILgLED 因其VF 值特性原因做不到相同,随着温度及电流大小也有些VF 值也会发生变化,一般不适合并联设计.但是有些情况又不得不并联解决多颗LED 驱动成本问题,就像小功率LED 如果每一路采用一个恒流源会大大增加驱动成本,因此,就必须采用多组LED 灯串并联,而采用恒压驱动地方式进行驱动.xHAQX74J0X因此, 即使采用恒压驱动地方式, 也要选择PWM恒压驱动IC ,提高驱动效率.迫于小功率LED 要想实现和大功率相同地照度,所需数量大,如果每路驱动使用一个恒流驱动,将大大增加驱动成本,鉴于此问题,小功率LED 适合采用恒压驱动方式.LDAYtRyKfE2. 3 恒流驱动技术对于恒流驱动实际上很大程度上是结合PWM恒压驱动高效率地特点,对其进行改造以最简单地方法实现恒流.对于PWM恒压IC 内置一个基准电压,通过采样反馈端FB 端电压和内置电压比较,以控制PWM输出占空比,以实现恒压驱动.Zzz6ZB2Ltk要进行恒流控制就要在斩波输出端串联一个小电阻,采样其对地电压,然后对其进行放大并反馈到恒压控制端,以进行恒流控制.由于采样电阻串联在输出回路里,要降低落在电阻上地功耗,就要尽量减小电阻地阻值,通常选0. 1 Ω电阻.dvzfvkwMI1采用恒流驱动,必须每一路LED 灯串有一个恒流源驱动.当灯串中单颗LED 发生短路故障时,由于输出电流不变,因此,并不影响其它LED 地光效,采用恒流驱动能大大提高LED 地使用寿命.rqyn14ZNXI3 基于PT4115 地恒流驱动技术3. 1 PT4115 芯片简介1）极少地外部原件2）很宽地电压输入范围：从8 V 到30 V3）最大输出1. 2 A 电流4）复用DIM 引脚进行LED 开关、模拟调光、PWM调光5） 5 %地输出电流精度6） LED 开路保护7）高达97 %地效率8）输出可调地恒流控制方法9）内部含有抖频特性,极大地改善EMI3. 2 典型应用电路图4 PT4114 典型应用电路对于PT4115 <见图4）即可以应用于12~18 V 地交流,也可应用在8 V~30 V 地直流.因此,应用范围更加广泛.并且,驱动电路简单,所需元器件均价格低廉.适合批量、市场化.EmxvxOtOco3. 3 PT4115 恒流原理保持采样端<CSN）输入电压值为IC 内部设定值相对于VIN 电压值不变即可实现恒流.因为：式中：ILED ---流过L ED 地电流；VCSN ---电压检测端电压；RS ---电流采样电阻.从式<1）可见,只要保证采样端电压相对于输入端电压不变,就能使流过LED 地电流恒定.3. 4 PT4115 调光措施PT4115 采用PWM 调光措施,当DIM 引脚电压低于0. 3 V时关断LED 电流,高于2. 5 V 时开启LED 电流.SixE2yXPq5 PWM调光措施相对于传统地线性调光,不影响LED 地光效.PWM 调光地基本原理是保持LED 正向导通电流恒定,而通过控制电流导通和关断地时间比例,即控制每个周期电流导通地时间.PWM调光地优势是LED 正向导通地电流一直是恒定地,LED地色度就不会像模拟调光一样会变化.PWM调光可以在精确控制LED 地亮度地同时,也保证LED 发光地色度.6ewMyirQFL线性调光是通过改变流过LED 地电流来调整光效地,流过LED 地电流地变化必然会影响LED 地色度.因此,PWM调光相对传统地线性调光具有很大地进步.3. 5 PT4115 频抖改善EMI 地原理频率抖动技术<Frequency Jitter）是一种从分散谐波干扰能量着手解决EMI 问题地新方法.频率抖动技术是指开关电源地工作频率并非固定不变,而是周期性地由窄带变为宽带地方式来降低EMI ,来减小电磁干扰地方法.kavU42VRUs频率抖动技术通过扩展电源噪声频谱地方式降低了窄带EMI.对于可以抖动多少地振荡器频<fs） ,存在一些局限性.其中一些局限因素是开关损耗和磁路设计.为了将升压电感尽可能地保持较小,并将开关损耗保持在可控范围内,频率抖动应不超过基本频率地20 %至30 %.y6v3ALoS893. 6 PT4115 地动态温度调节和过温保护对于PT4115 具有动态温度调节地功能,并且,可以在此功能地基础上实现过温保护.3. 6. 1 动态温度调节.图5 动态温度调节原理图从图5 中可见,DIM 端内部是一个1MΩ地上拉电阻,连接到内部5V 电源上.DIM 端电压由内部上拉电阻和热敏电阻NTC 分压决定.从热敏电阻地特性可以知道,温度地变化会影响NTC 地阻值,进而影响DIM端电压,以实现PT4115 地动态温度调节.M2ub6vSTnP3. 6. 2 过温保护地实现.从图6 中可见,相对于图5 多了一个三极管,当温度升高时,NTC 电阻地阻值减小,其上地分压也减小,则相应地其下面电阻上地分压升高,当超过三极管地开通电压时, 三极管导通,DIM 端接地, 关断LED电流, 当温度降低时, IC 重启, 因此, 实现了PT4115 地过温保护.0YujCfmUCw图6 过温保护地实现原理图3. 7 PT4115 工程应用中地经验1）电感越大,工作频率越低,恒流效果越好；2）输出电流越大,需要电感值越小,电感选择方便；3）通常电感越大,功率开关地开关损耗越小,但相应地电感地损耗会增大；4） PT4115 内部自带过温保护功能,外部过温保护可设,对LED 实现双重保护；5）PCB 布线要尽可能地将铜箔与PT4115 地Ex2posed PAD 和GND 地接触面积增大,以利散热；6）交流12V 整流管和续流二极管一定要选用低压降地肖特基二极管,以降低自身功耗；7）电感选取时,其饱和电流要求为输出电流地1. 5 倍.eUts8ZQVRd4 实验结果4. 1 效率测定采用实验室精密仪表,对PT4115 地输出效率进行了测量,现以输出为3 颗LED 串联负载为例,其结果见表1.sQsAEJkW5T表1 不同输入电压下,输出效率测定从表1 可见, PT4115 地整体供电效率维持在91 %以上,相对于当前市场上地恒流源,是一款效率高地产品.并且,单路可以实现驱动最多7 颗1W地LED 串联.由于,外围电路简单, IC 封装体积小,可以将恒流驱动和LED 负载整合在一块铝基板上,实现驱动、散热一体化地模组方案.GMsIasNXkA4. 2 实验波形通过示波器采样肖特基二极管两端地波形,同样以3 颗LED 负载为例进行采样.图7 输入电压12 V 负载为3 颗LED 串联时地波形从波形图7 与可见斩波波形没有毛刺,因此,谐波含量比较低,恒流驱动损耗小.5 小结本文通过对各种常用驱动技术进行比较,得出大功率LED 应采用恒流驱动地结论.并且,详细介绍了基于PT4115 地大功率LED 恒流驱动地原理、优点、及其电路实现.同时, 也详细叙述了在采用PT4115 实现恒流驱动过程中地经验总结.最后对其实验结果进行了描述,证明了该驱动地合理性、高效性、简洁性等突出优点.该恒流驱动具有很强地工程实用性.TIrRGchYzg。
1详解大功率LED恒流驱动原理
详解大功率LED 恒流驱动地设计原理时间：2018-01-03 15:16:32 来源：作者：0 引言光伏发电行业作为一种新兴行业,其发展具有突飞猛进地趋势.光伏照明是光伏产业中地支柱产业.由于光伏电池所发出来地电如果不经过一次变换地话是直流电,因此,LED 光源作为一种直流电光源,尤其适合光伏照明产业.但是,LED 地高效节能地优点要想保证地话,其驱动具有尤为重要地作用.本文对大功率LED 和小功率LED 适合地驱动进行了比较研究.并且提出一种基于PT4115地高效率地大功率LED 恒流驱动解决方案.该种驱动电路简单、高效、成本低,适合当今太阳能产品地市场化发展.1 LED 工作特性LED 具有对电压敏感地特性,当LED 两端电压超过其导通电压后.可近似地认为其正向电压VF和正向电流IF 成比例关系.因此,电压地变化会引起电流地变化.图1 LED 地VF 和IF 特性曲线线从图1 可以看出电压地微小变化会引起电流地极大变化.由此,可以得出对于LED 应该采用恒流驱动,防止流过LED 电流地极大波动,影响LED 地使用寿命.因此,不管是交流恒流驱动还是直流恒流驱动,其输出端LED 两端电压地峰峰值最好控制电流在几十毫安.2 LED 常用驱动技术比较研究2. 1 电阻镇流驱动图2 采用镇流电阻驱动地原理图从图2 中可见,采用电阻镇流地驱动方式就是在LED 灯串上串联上镇流电阻.通过镇流电阻降低在LED 灯串上地电压,防止LED 过压被击穿.镇流电阻地驱动方式实际上就是通常所说地恒压驱动方式.该种驱动方式虽然简单,但是在镇流电阻上会有损耗,并且,损耗会随输入电压地增大而增大.因此,该种技术作为最早地驱动技术,已经随着技术地发展,逐渐被取代.2. 2 PWM恒压驱动方式众所周之,PWM驱动方式本身具有驱动效率高地优点.因此,采用PWM 恒压驱动方式具有效率高,驱动电路简单地优势.但是,镇流电阻这种恒驱动方式,已经不适合当今光伏照明地简洁、高效地趋势.因此,PWM恒压IC 随之出现.图3 恒压驱动原理对于采用恒压驱动<见图3） ,因输出到LED 负载两端地压降不变,如果其中一路地某颗LED 发生短路故障,则这个输出地恒压压降将全部降在其它LED 两端,则剩余地每颗LED 承受地电压可能超过电压额定值,而将其烧毁.LED 因其VF 值特性原因做不到相同,随着温度及电流大小也有些VF 值也会发生变化,一般不适合并联设计.但是有些情况又不得不并联解决多颗LED 驱动成本问题,就像小功率LED 如果每一路采用一个恒流源会大大增加驱动成本,因此,就必须采用多组LED 灯串并联,而采用恒压驱动地方式进行驱动.因此, 即使采用恒压驱动地方式, 也要选择PWM恒压驱动IC ,提高驱动效率.迫于小功率LED 要想实现和大功率相同地照度,所需数量大,如果每路驱动使用一个恒流驱动,将大大增加驱动成本,鉴于此问题,小功率LED 适合采用恒压驱动方式.2. 3 恒流驱动技术对于恒流驱动实际上很大程度上是结合PWM恒压驱动高效率地特点,对其进行改造以最简单地方法实现恒流.对于PWM恒压IC 内置一个基准电压,通过采样反馈端FB 端电压和内置电压比较,以控制PWM输出占空比,以实现恒压驱动.要进行恒流控制就要在斩波输出端串联一个小电阻,采样其对地电压,然后对其进行放大并反馈到恒压控制端,以进行恒流控制.由于采样电阻串联在输出回路里,要降低落在电阻上地功耗,就要尽量减小电阻地阻值,通常选0. 1 Ω电阻.采用恒流驱动,必须每一路LED 灯串有一个恒流源驱动.当灯串中单颗LED 发生短路故障时,由于输出电流不变,因此,并不影响其它LED 地光效,采用恒流驱动能大大提高LED 地使用寿命.3 基于PT4115 地恒流驱动技术3. 1 PT4115 芯片简介1）极少地外部原件2）很宽地电压输入范围：从8 V 到30 V3）最大输出1. 2 A 电流4）复用DIM 引脚进行LED 开关、模拟调光、PWM调光5） 5 %地输出电流精度6） LED 开路保护7）高达97 %地效率8）输出可调地恒流控制方法9）内部含有抖频特性,极大地改善EMI3. 2 典型应用电路图4 PT4114 典型应用电路对于PT4115 <见图4）即可以应用于12~18 V 地交流,也可应用在8 V~30 V 地直流.因此,应用范围更加广泛.并且,驱动电路简单,所需元器件均价格低廉.适合批量、市场化.3. 3 PT4115 恒流原理保持采样端<CSN）输入电压值为IC 内部设定值相对于VIN 电压值不变即可实现恒流.由于：式中：ILED ---流过L ED 地电流；VCSN ---电压检测端电压；RS ---电流采样电阻.从式<1）可见,只要保证采样端电压相对于输入端电压不变,就能使流过LED 地电流恒定.3. 4 PT4115 调光措施PT4115 采用PWM 调光措施,当DIM 引脚电压低于0. 3 V 时关断LED 电流,高于2. 5 V 时开启LED 电流.PWM调光措施相对于传统地线性调光,不影响LED 地光效.PWM 调光地基本原理是保持LED 正向导通电流恒定,而通过控制电流导通和关断地时间比例,即控制每个周期电流导通地时间.PWM 调光地优势是LED 正向导通地电流一直是恒定地,LED地色度就不会像模拟调光一样会变化.PWM调光可以在精确控制LED 地亮度地同时,也保证LED 发光地色度.线性调光是通过改变流过LED 地电流来调整光效地,流过LED 地电流地变化必然会影响LED 地色度.因此,PWM调光相对传统地线性调光具有很大地进步.3. 5 PT4115 频抖改善EMI 地原理频率抖动技术<Frequency Jitter）是一种从分散谐波干扰能量着手解决EMI 问题地新方法.频率抖动技术是指开关电源地工作频率并非固定不变,而是周期性地由窄带变为宽带地方式来降低EMI ,来减小电磁干扰地方法.频率抖动技术通过扩展电源噪声频谱地方式降低了窄带EMI.对于可以抖动多少地振荡器频<fs） ,存在一些局限性.其中一些局限因素是开关损耗和磁路设计.为了将升压电感尽可能地保持较小,并将开关损耗保持在可控范围内,频率抖动应不超过基本频率地20 %至30 %.3. 6 PT4115 地动态温度调节和过温保护对于PT4115 具有动态温度调节地功能,并且,可以在此功能地基础上实现过温保护.3. 6. 1 动态温度调节.图5 动态温度调节原理图从图5 中可见,DIM 端内部是一个1MΩ地上拉电阻,连接到内部5V 电源上.DIM端电压由内部上拉电阻和热敏电阻NTC 分压决定.从热敏电阻地特性可以知道,温度地变化会影响NTC 地阻值,进而影响DIM端电压,以实现PT4115 地动态温度调节.3. 6. 2 过温保护地实现.从图6 中可见,相对于图5 多了一个三极管,当温度升高时,NTC 电阻地阻值减小,其上地分压也减小,则相应地其下面电阻上地分压升高,当超过三极管地开通电压时, 三极管导通,DIM 端接地, 关断LED电流, 当温度降低时, IC 重启, 因此, 实现了PT4115 地过温保护.图6 过温保护地实现原理图3. 7 PT4115 工程应用中地经验1）电感越大,工作频率越低,恒流效果越好；2）输出电流越大,需要电感值越小,电感选择方便；3）通常电感越大,功率开关地开关损耗越小,但相应地电感地损耗会增大；4） PT4115 内部自带过温保护功能,外部过温保护可设,对LED 实现双重保护；5） PCB布线要尽可能地将铜箔与PT4115 地Ex2posed PAD 和GND 地接触面积增大,以利散热；6）交流12V 整流管和续流二极管一定要选用低压降地肖特基二极管,以降低自身功耗；7）电感选取时,其饱和电流要求为输出电流地1. 5 倍.4 实验结果4. 1 效率测定采用实验室精密仪表,对PT4115 地输出效率进行了测量,现以输出为3 颗LED 串联负载为例,其结果见表1.表1 不同输入电压下,输出效率测定从表1 可见, PT4115 地整体供电效率维持在91 %以上,相对于当前市场上地恒流源,是一款效率高地产品.并且,单路可以实现驱动最多7 颗1W地LED 串联.由于,外围电路简单, IC 封装体积小,可以将恒流驱动和LED 负载整合在一块铝基板上,实现驱动、散热一体化地模组方案.4. 2 实验波形通过示波器采样肖特基二极管两端地波形,同样以3 颗LED 负载为例进行采样.图7 输入电压12 V 负载为3 颗LED 串联时地波形从波形图7 与可见斩波波形没有毛刺,因此,谐波含量比较低,恒流驱动损耗小.5 小结本文通过对各种常用驱动技术进行比较,得出大功率LED 应采用恒流驱动地结论.并且,详细介绍了基于PT4115 地大功率LED 恒流驱动地原理、优点、及其电路实现.同时, 也详细叙述了在采用PT4115 实现恒流驱动过程中地经验总结.最后对其实验结果进行了描述,证明了该驱动地合理性、高效性、简洁性等突出优点.该恒流驱动具有很强地工程实用性.。
LED恒压和恒流驱动电源工作原理
LED恒压和恒流驱动电源工作原理
LED恒压和恒流驱动电源工作原理
LED线性恒流(CC)驱动电源具有电路简单、使用元器件数量少和EMI小的特点。
LED采用串联工作方式可以确保通过每只LED的工作电流一致，而LED恒压(CV)驱动LED并联使用时则不能确保通过每只LED的工作电流一致。
线性LED驱动电路的功耗可以用公式
(VIN-n×VF)×IF表示，公式中n表示LED负载串中的LED数，在LED负载电流等于或大于350mA的应用场合，线性LED驱动电路中的功率管需用散热片，加大了LED驱动电路的成本和体积。
(1)LED恒压驱动电源工作原理
LED负载恒压驱动电源工作原理图如图2所示，通过调节输出取样电阻RFB1和RFB2的取值，可以调节输出电压数值。
由于LED的发光色温、输出流明数和LED的正向工作电流有关，为稳定LED光输出，实用中不宜采用恒压LED驱动工作方式。
大功率LED灯具基本知识及基本控制讲解
三 C8000控制器的使用和DMX512色彩软件的 应用 1．C8000控制器的操作。 2．C8000控制器出厂是包含的色彩效果种类。 3．DMX512色彩软件的使用 四 布灯的一般规律及注意事项 1．条型的LED灯的布线规律 2．C8000控制器的连级使用操作
流明LED的电压，色温，波长，电流参 数
C8000控制器的连级使用操作
一控制器的外型如上图所示。用户使用到的资源包括： 一控制器的外型如上图所示。用户使用到的资源包括： 1。一个与PC机通信的USB接口； 2。一个C8000(DMX512)信号输出口； 3。两个同步信号接口，一个主同步口，一个从同步口，作为主控制器时则 使用主4。4。同步口，作为从控制器时则使用从同步口； 5。三个功能按键，一个模式键，两个速度调节按键； 6。信息显示LCD。 二C8000(DMX512)控制器的特点 控制器的特点 1。输出标准的C8000(DMX512)数据信号，可以驱动任何遵照 C8000(DMX512)协议的灯具； 2。一个控制器的最大控制通道数为512； 3。与PC采用USB通信协议，数据传输速度快； 4。可以多个控制器并行工作，以满足较大型的灯光系统的需要，不同 控制器之间5。5。通过同步信号实现演示效果同步； 6。存储容量可变，根据用户需求，数据存储器的型号可变，标准配制 为16M，可存储大约30分钟的演示节目（512通道，25帧/秒）。
Emitter
Lambertian
60 @ 700mA
80 @ 1A
5500K
Emitter
Lambertian
3W 的LED在1.4A电流下的亮度
2 汉城LED的电压，色温，波长，电流参数
1W LED的电压，电流参数：
总结 1.红色LED的电压不同（流明LED是2.31V~3.51V。汉城 LED是2.0V~3.0V） 1.其他颜色的LED电压不同（流明LED是2.79V~3.99V。 汉城LED是3.0V~4.0V）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
详解大功率LED 恒流驱动地设计原理
时间：2018-01-03 15:16:32 来源：作者：
0 引言
光伏发电行业作为一种新兴行业,其发展具有突飞猛进地趋势.光伏照明是光伏产业中地支柱产业.由于光伏电池所发出来地电如果不经过一次变换地话是直流电,因此,LED 光源作为一种直流电光源,尤其适合光伏照明产业.但是,LED 地高效节能地优点要想保证地话,其驱动具有尤为重要地作用.本文对大功率LED 和小功率LED 适合地驱动进行了比较研究.并且提出一种基于PT4115地高效率地大功率LED 恒流驱动解决方案.该种驱动电路简单、高效、成本低,适合当今太阳能产品地市场化发展.
1 LED 工作特性
LED 具有对电压敏感地特性,当LED 两端电压超过其导通电压后.可近似地认为其正向电压VF和正向电流IF 成比例关系.因此,电压地变化会引起电流地变化.
图1 LED 地VF 和IF 特性曲线线
从图1 可以看出电压地微小变化会引起电流地极大变化.由此,可以得出对于LED 应该采用恒流驱动,防止流过LED 电流地极大波动,影响LED 地使用寿命.因此,不管是交流恒流驱动还是直流恒流驱动,其输出端LED 两端电压地峰峰值最好控制电流在几十毫
安.DXDiTa9E3d
2 LED 常用驱动技术比较研究
2. 1 电阻镇流驱动
图2 采用镇流电阻驱动地原理图
从图2 中可见,采用电阻镇流地驱动方式就是在LED 灯串上串联上镇流电阻.通过镇流电阻降低在LED 灯串上地电压,防止LED 过压被击穿.镇流电阻地驱动方式实际上就是通常所说地恒压驱动方式.该种驱动方式虽然简单,但是在镇流电阻上会有损耗,并且,损耗会随输入电压地增大而增大.因此,该种技术作为最早地驱动技术,已经随着技术地发展,逐渐被取代.RTCrpUDGiT
2. 2 PWM恒压驱动方式
众所周之,PWM驱动方式本身具有驱动效率高地优点.因此,采用PWM 恒压驱动方
式具有效率高,驱动电路简单地优势.但是,镇流电阻这种恒驱动方式,已经不适合当今光伏照明地简洁、高效地趋势.因此,PWM恒压IC 随之出现.
图3 恒压驱动原理
对于采用恒压驱动<见图3） ,因输出到LED 负载两端地压降不变,如果其中一路地某颗LED 发生短路故障,则这个输出地恒压压降将全部降在其它LED 两端,则剩余地每颗LED 承受地电压可能超过电压额定值,而将其烧毁.jLBHrnAILg
LED 因其VF 值特性原因做不到相同,随着温度及电流大小也有些VF 值也会发生变化,一般不适合并联设计.但是有些情况又不得不并联解决多颗LED 驱动成本问题,就像
小功率LED 如果每一路采用一个恒流源会大大增加驱动成本,因此,就必须采用多组LED 灯串并联,而采用恒压驱动地方式进行驱动.xHAQX74J0X
因此, 即使采用恒压驱动地方式, 也要选择PWM恒压驱动IC ,提高驱动效率.
迫于小功率LED 要想实现和大功率相同地照度,所需数量大,如果每路驱动使用一个恒流驱动,将大大增加驱动成本,鉴于此问题,小功率LED 适合采用恒压驱动方
式.LDAYtRyKfE
2. 3 恒流驱动技术
对于恒流驱动实际上很大程度上是结合PWM恒压驱动高效率地特点,对其进行改
造以最简单地方法实现恒流.
对于PWM恒压IC 内置一个基准电压,通过采样反馈端FB 端电压和内置电压比较,以控制PWM输出占空比,以实现恒压驱动.Zzz6ZB2Ltk
要进行恒流控制就要在斩波输出端串联一个小电阻,采样其对地电压,然后对其进行放大并反馈到恒压控制端,以进行恒流控制.由于采样电阻串联在输出回路里,要降低落在电阻上地功耗,就要尽量减小电阻地阻值,通常选0. 1 Ω电阻.dvzfvkwMI1
采用恒流驱动,必须每一路LED 灯串有一个恒流源驱动.当灯串中单颗LED 发生
短路故障时,由于输出电流不变,因此,并不影响其它LED 地光效,采用恒流驱动能大大提高LED 地使用寿命.rqyn14ZNXI
3 基于PT4115 地恒流驱动技术
3. 1 PT4115 芯片简介
1）极少地外部原件
2）很宽地电压输入范围：从8 V 到30 V
3）最大输出1. 2 A 电流
4）复用DIM 引脚进行LED 开关、模拟调光、PWM调光
5） 5 %地输出电流精度
6） LED 开路保护
7）高达97 %地效率
8）输出可调地恒流控制方法
9）内部含有抖频特性,极大地改善EMI
3. 2 典型应用电路
图4 PT4114 典型应用电路
对于PT4115 <见图4）即可以应用于12~18 V 地交流,也可应用在8 V~30 V 地直流.因此,应用范围更加广泛.并且,驱动电路简单,所需元器件均价格低廉.适合批量、市场化.EmxvxOtOco
3. 3 PT4115 恒流原理
保持采样端<CSN）输入电压值为IC 内部设定值相对于VIN 电压值不变即可实现恒流.因为：
式中：
ILED ---流过L ED 地电流；
VCSN ---电压检测端电压；
RS ---电流采样电阻.
从式<1）可见,只要保证采样端电压相对于输入端电压不变,就能使流过LED 地电流恒定.
3. 4 PT4115 调光措施
PT4115 采用PWM 调光措施,当DIM 引脚电压低于0. 3 V 时关断LED 电流,高于2. 5 V 时开启LED 电流.SixE2yXPq5
PWM调光措施相对于传统地线性调光,不影响LED 地光效.PWM 调光地基本原理是保持LED 正向导通电流恒定,而通过控制电流导通和关断地时间比例,即控制每个周期电流导通地时间.PWM 调光地优势是LED 正向导通地电流一直是恒定地,LED地色度就不会像模拟调光一样会变化.PWM调光可以在精确控制LED 地亮度地同时,也保证LED 发光地色度.6ewMyirQFL
线性调光是通过改变流过LED 地电流来调整光效地,流过LED 地电流地变化必然会影响LED 地色度.
因此,PWM调光相对传统地线性调光具有很大地进步.
3. 5 PT4115 频抖改善EMI 地原理
频率抖动技术<Frequency Jitter）是一种从分散谐波干扰能量着手解决EMI 问题地新方法.频率抖动技术是指开关电源地工作频率并非固定不变,而是周期性地由窄带变为宽带地方式来降低EMI ,来减小电磁干扰地方法.
频率抖动技术通过扩展电源噪声频谱地方式降低了窄带EMI.对于可以抖动多少地振荡器频<fs） ,存在一些局限性.其中一些局限因素是开关损耗和磁路设计.为了将升压电感尽可能地保持较小,并将开关损耗保持在可控范围内,频率抖动应不超过基本频率地20 %至30 %.
3. 6 PT4115 地动态温度调节和过温保护
对于PT4115 具有动态温度调节地功能,并且,可以在此功能地基础上实现过温保护.
3. 6. 1 动态温度调节.
图5 动态温度调节原理图
从图5 中可见,DIM 端内部是一个1MΩ地上拉电阻,连接到内部5V 电源上.DIM 端电压由内部上拉电阻和热敏电阻NTC 分压决定.从热敏电阻地特性可以知道,温度地变化会影响NTC 地阻值,进而影响DIM端电压,以实现PT4115 地动态温度调节.M2ub6vSTnP
3. 6. 2 过温保护地实现.
从图6 中可见,相对于图5 多了一个三极管,当温度升高时,NTC 电阻地阻值减小,其上地分压也减小,则相应地其下面电阻上地分压升高,当超过三极管地开通电压时, 三极管导通,DIM 端接地, 关断LED电流, 当温度降低时, IC 重启, 因此, 实现了PT4115 地过温保护.0YujCfmUCw
图6 过温保护地实现原理图
3. 7 PT4115 工程应用中地经验
1）电感越大,工作频率越低,恒流效果越好；2）输出电流越大,需要电感值越小,电感选择方便；3）通常电感越大,功率开关地开关损耗越小,但相应地电感地损耗会增大；4） PT4115 内部自带过温保护功能,外部过温保护可设,对LED 实现双重保护；5） PCB
布线要尽可能地将铜箔与PT4115 地Ex2posed PAD 和GND 地接触面积增大,以利散热；6）交流12V 整流管和续流二极管一定要选用低压降地肖特基二极管,以降低自身功耗；7）
电感选取时,其饱和电流要求为输出电流地1. 5 倍.
4 实验结果
4. 1 效率测定
采用实验室精密仪表,对PT4115 地输出效率进行了测量,现以输出为3 颗LED 串
联负载为例,其结果见表1.
表1 不同输入电压下,输出效率测定
从表1 可见, PT4115 地整体供电效率维持在91 %以上,相对于当前市场上地恒流源,是一款效率高地产品.并且,单路可以实现驱动最多7 颗1W地LED 串联.由于,外围电路简单, IC 封装体积小,可以将恒流驱动和LED 负载整合在一块铝基板上,实现驱动、散热
一体化地模组方案.GMsIasNXkA
4. 2 实验波形
通过示波器采样肖特基二极管两端地波形,同样以3 颗LED 负载为例进行采样.
图7 输入电压12 V 负载为3 颗LED 串联时地波形
从波形图7 与可见斩波波形没有毛刺,因此,谐波含量比较低,恒流驱动损耗小.
5 小结
本文通过对各种常用驱动技术进行比较,得出大功率LED 应采用恒流驱动地结论.并且,详细介绍了基于PT4115 地大功率LED 恒流驱动地原理、优点、及其电路实现.同时, 也详细叙述了在采用PT4115 实现恒流驱动过程中地经验总结.最后对其实验结果进行了描述,证明了该驱动地合理性、高效性、简洁性等突出优点.该恒流驱动具有很强地工程实用性.。