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分析通用市场中的高亮度LED驱动应用技术

2009-08-19 15:20
小伊琳
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        目前,最常见的白光LED是通过在蓝色的发光二极管上面涂上黄磷制成的。此外,还可以将红、绿、蓝三种光互相调配做成白色LED。LED的发展非常迅速,现在100L/W到120L/W的白光LED已经可以大量生产了。

        但是,LED驱动的发展也存在着很大的挑战,由于LED本身就是线性元件,因此目前主要面临的问题是:第一,正向电压随着电流和温度的变化而变化;第二,不同器件的正向电压会有差异;第三,"色点"会随着电流和温度的变化而漂移;第四,LED必须在规范要求的范围内工作,从而实现可靠工作。

        图1中展示的是LED驱动器的基本结构,最左侧为输入部分,驱动器中有两个重要的部分:一个是电源转换,包括非隔离型和隔离型两种;另一个是驱动器,它将输入电压转换成恒流来驱动LED。驱动器的主要功能就是在工作条件范围内限制电流,无论输入条件和正向电压如何变化。除了限流之外,在制作驱动器产品的时候,我们也要考虑它的效率、成本、尺寸等诸多因素。在效率方面,因为人的视觉系统会滤除电流纹波,所以如果开关频率达到100Hz至150 Hz,驱动器的"恒定"电流就不需要为直流电平,而是可以采用非线性电流来驱动LED。这样,不但可以提高效率,还可以简化电路。

图1:LED驱动器的基本结构

图1:LED驱动器的基本结构

        离线应用

        典型的离线应用包括电子镇流器、荧光灯代替品、交通信号灯、LED灯泡、街道和停车照明、建筑物照明、标志等。

        图2是安森美公司NCP1014/28离线式第二代LED驱动器的电路图,其中,蓝色部分为恒定电流电路,此外还设有最高电压钳制电路,保证输出电压不会超出设计电压范围,确保安全。NCP1014是一款离线脉宽调制(PWM)开关稳压器,具有集成的高压MOSFET,当采用通用交流线路供电时,最高能够提供8 W的输出功率。其中,NCP1014 LED驱动器是完全隔离的交流-直流转换器,针对恒流应用进行了优化。NCP1014/NCP1028采用350 mA/22 V直流变压器设计及700 mA/17V的直流配置。需要说明的是,如果针对230 V交流线路使用另一种可选变压器,则该转换器能够提供高达19W(NCP1014)或25W(NCP1028)的功率。

图2:NCP1014/28离线式第二代LED驱动器

图2:NCP1014/28离线式第二代LED驱动器

        在一些更大功率的应用中,如大于15W的设计,一般单芯片驱动器会有功率限制,所以可以考虑用分立的方法来实现。在图3的应用中,用NCP1351加上一个新的MOSFET,做成一个驱动器,它能支持350 mA至1 A的恒流。在设计中应用NCP1351,它采用了可变频率控制器,在轻载或无负载状态下,开关频率很低,启动时具有非常低的电流损耗和很高的效率。此外,在输出部分,还增加了恒流电路和最高电压控制电路。


图3:基于NCP1351 20W通用输入的应用示例

图3:基于NCP1351 20W通用输入的应用示例

        图4是利用NCP4300A的恒流恒压电路,该电路具有以下优势:电流感测电压降仅为简单分立方式的20%;通过负载稳流精度更高,小于3%,且根据元件容限的不同会有差异;具有专门的稳压和稳流环路,可以方便设计者设计参数;仅在最大正向电压超过36 V时需要外挂,采用齐纳器件对NCP4300A进行稳压。

图4:NCP4300恒流恒压反馈控制,用于反激转转器

图4:NCP4300恒流恒压反馈控制,用于反激转转器

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