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怎样设计LED线性恒流驱动电路

时间:2015-05-16 08:12:07  来源:  作者:

LED是冷光源,工作电压低、光效高,被认为是21世纪照明的新光源。然而,目前LED照明设备投有得到普及应用的关键问题有两个,一是价格偏高;二是控制电路不稳定导致LED寿命大大降低。据统计,目前LED白光照明灯具出现的失效故障,70%左右是电源问题,20%左右是线路和结构问题,只有不到10%是LED单管的本身质量问题,所以电源管理方案的选择对于节能而言也举足轻重,这就要求在驱动电路设计中选择最合适的AC-DC驱动器。因此可靠、低成本的控制电路是LED照明推广普及的前提。

  由LED的电学特性可知,LED的平均正向电流随着正向电压的增大呈现大幅度的线性增长,LED在正向导通后其正向电压的细小变动将引起LED电流的很大变化,且电流对LED结温功率电感影响很大,过大的电流很容易导致LED灯珠结温升高而损坏。此外,由LED的光学特性可知随着正向电流的增加,LED光通量随之增大,即亮度增加。因此为了保持LED发光亮度的恒定,就要保证LED正向电流的稳定。因此设计合理的驱动电源对于LED照明灯一体电感具就显得十分重要。

  本文提出了一种LED线性恒流驱动电路,该电路具有成本低、结构简单、效率高、体积小等特点,很适合做室内照明LED灯具(如LED日光灯)的驱动电源。

  1 LED线性恒流驱动电路

  LED灯在使用时需要多颗灯珠串联或者并联起来才能工作,采用并联方式驱动多只LED虽然所需的电压较低,但由于每只LED的正向压降不同,使得每只LED的亮度不同,除非采用单独的调节的方式来保证每只LED有相同的亮度。所以并联方式要保证亮度均匀一致,实现起来比较复杂。而采用串联方式能够保证流过每只LED的电流相同,亮度一致,是目前常用的结构。

  当采用串联型的驱动方功率电感器式时,如果其中一个或几个LED发生故障而断路(短路对电路影响较小可忽略),会使电路发生断路而不能正常工作。为了避免此缺陷,可在每个LED两端反向并联一个稳压管(如图l所示),当某个LED灯珠发生断路时,其并联的稳压管投人工作,保证了串联灯珠电流不变。要注意的是,稳压管的稳压值要升压电感比LED的导通电压要高,否则并联的稳压管会分流掉一部分电流而使LED将变暗甚至不亮。

  LED串联驱动电路

  图1 LED串联驱动电路

  本文采用串联驱动方式,其LED线性恒流控制电路如图2所示。

   LED线性恒流控制电路

  图2 LED线性恒流控制电路

  图中,Vz1、Vz2、VQ1、VQ2、R1、R2构成线性恒流源,它保证了流过每只白光LED的电流相同,得到均匀的亮度。LED驱动电源采用市电直接整流滤波,得到控制LED的直流工作电压,无需升压或降压处理,故电源驱动电路简洁,且电源效率高。所使用的LED是高亮度的白光LED(工作电压范围为:3.0~3.2V),利用94插件电感个LED灯珠组成LED日光灯。

  下面,进行线性恒流源电路的工作原理分析,电路采用互补型两端恒流源结构,如图3所示。

  互补型两端恒流源电路

  图3 互补型两端恒流源电路

  晶体管VQ1,稳压管Vz1和R1构成一个恒流源,此恒流源给稳压管Z2提供稳定的工作电流,而晶体管VQ2,稳压管Vz2和R2构成另一个恒流源共给稳压管Vz1稳定的工作电流。由于两个恒流源互相稳定对方的稳压管工作点,使稳定电压Vz1和Vz2以及流过该恒流单元的总电流均不再变化,因此可以保证流过LED的工作电流的恒定。

  图中各电流与电压之间关系如下:

  

  流经LED的工作总电流,ILED为:

  1

电感性元件(部件)是储能元件,可把电路的能量以磁能形式储存起来,当电路变化时,又放出能量。电感性电路具有一个重要特性,就是在其通过的电流发生变化时,就会产生很大的感应电动势

4中采用C2051单片机,同时用廉价易得的74LS164和74LS138作为扩展芯片。74LS164是一个8位串入并出的移位寄存器,其此处的功能是将C2051串行通信口输出的串行数据译码并在其并口线上

2 、输入EMI滤波和输入整流 EMI滤波器经优化可降低对调光性能的影响。电阻R20为可熔电阻。如果某个元件故障会导致输入电流过大,应选择可熔电阻来使开路失效。与非PFC设计或无源PFC设计相比,薄


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