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LED低压驱动电源—DC/DC升压变换器(上)

2013-08-12 10:03
科技潮人
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  如用低压电池驱动LED,所用的电池类型一般为可充电电池,如镍铬电池、镍氢电池、锂离子电池等。电压范围为:1.2~24V(汽车内直流供电电压)。

  根据电池电压与LED正向压降的相对大小,可能出现以下几种情况:

  (1)电池电压低于LED的正向压降

  这是一种常见的情况,如想用一节干电池或镍铬/镍氢电池去驱动一只LED,或者用较高电池电压去驱动多只串联的LED,但电池电压低于LED串的正向压降,例如,在手电筒中用一节电池驱动LED,电池电压为0.8(1.65V,低于LED的正向压降,此时必须把它的电压升高,达到足以把LED点亮的程度。

  考虑到功率不大,可以采用电荷泵式升压变换器(或称开关电容式升压变换器)。如需用多只LED串联且功率较大,则可以采用电感升压变换器。它们都属于升压变换器一类的电源。

  (2)供给LED的电源电压在LED的正向压降附近变动

  供给LED的电源电压略高于LED的正向压降,在电池快用完电时,又有可能略低于LED的正向压降。为了配合锂离子电池工作,在要求尽可能小的体积和尽可能低的成本下,可采用升压-降压式变换器,或采用倍压式电荷泵电升压变换器。

  (3)电源电压高于LED的正向压降

  如电源电压较高,像太阳能草坪灯、太阳能庭院灯、汽车内外的照明灯,供电电池电压可能为12V或24V,远高于一只LED的正向压降,此时可采用降压变换器,如线性的降压稳压器或开关型稳压器。普通的线性稳压器(如市售的三端稳压器件)效率较低,为了提高效率,在LED的驱动中,多采用低压差的线性降压稳压器(LDO,其输入、输出电压之差较小);或者采用开关型降压稳压器(又称DC/DC降压变换器),后者的效率较高,一般在LED驱动中大都采用它。

  考虑以上情况,笔者将通过三篇文章讨论LED的低压电源驱动问题,即DC/DC升压变换器、DC/DC降压变换器以及DC/DC降压-升压变换器,分析其工作原理、电路波形、特点以及所用的IC芯片等。本文讨论DC/DC升压变换器。DC/DC升压变换器又可进一步分成两种:电感升压式变换器和电荷泵升压变换器。

  1 电感升压式变换器

  1.1 电感升压型变换器的基本电路

  电感升压型(Boost)开关式变换器工作原理的基本电路如图1所示。图中方框代表控制器IC,它不仅集成了控制逻辑,还把开关管VT集成在里边,有时甚至将开关二极管VD(有的IC资料称之为同步整流器或简称为整流管)也集成在一起,使得外接元件数量很少,电路组成十分简单。但如果所驱动LED的功率太大,就要把开关管VT和开关二极管VD放在外面,而只把开关管的栅极驱动器集成在里边。

LED低压驱动电源—DC/DC升压变换器

图1电感升压变换器的工作原理图

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