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解析LED串联与并联驱动电路特性

2018-11-28 14:56
固态光源
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1.LED串联配置

在串联配置中,LED的数量受驱动器的最高电压限制,若最高电压为40V。在串联配置中根据白光LED的正向电压,这一最高电压最多能够驱动10~13只白光LED,驱动电流的范围是连续状态的10~350mA。这种配置的优势是串联的白光LED可以用单线传输电流。缺点则是:当PCB空间受限时(特别是高功率时),铜导线上的电流密度是个问题,而且如果在串联模式中一只白光LED发生故障,所有白光LED都将熄灭。但是,从设计角度看,如果有n只白光LED,就要将电池电压提升到n×VF,所以必须采用升压结构,可以利用电感元件精确地监控电流斜率,从而限制了非受控瞬间电流产生的EMI,典型升压拓扑结构如图1所示。

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2.LED并联配置

在并联配置中,特定阵列中的白光LED数量受到驱动器封装水平和连接器引脚数量的限制,另外,在白光LED并联时,必须对每只白光LED进行电流控制,以确保各白光LED之间的匹配非常适合特定应用。实际上,两只白光LED电流不一致超出10%以上,将影响彩色LCD的显示图像的质量(白光LED作为LCD的背光源)。此外,并联配置能够利用电荷泵技术,用2个陶瓷电容将能量从电池传输到白光LED阵列。基于电荷泵的LED驱动器框图如图2所示,基于电池和专用电流源进行能量转换和调节的电荷泵,在进行电流源优化设计后可使白光LED电流不受正向电压和输入电源变化的影响。

3.LED串联与并联驱动电路比较

LED驱动电路拓扑有升压变换器或电荷泵两种电路拓扑可供选择,选择的重点是考虑两种解决方案所有具体因素。基于电荷泵的白光LED驱动电路一个重要的参数是LED驱动器产生的噪声,因为电容器要进行充放电,所以电荷泵是大电流毛刺的来源。如欲减少这种影响,则必须设置高性能的输入滤波电路。基于电感式升压变换器的白光LED驱动器,由于存在电感,会引起电磁干扰(EMI)。通常情况下,改变开关频率可减少干扰,但是频率值取决于变换器的工作条件。

采用TPS60230电荷泵驱动白光LED典型应电路如图3所示,TPS60230由锂离子电池直接供电,典型输入电压范围为3.0~4.2V,可同时为最多5只白光LED供电,每只白光LED电流为20mA。

采用TPS61062升压变换器驱动白光LED典型电路如图4所示。图4所示的升压变换器是IC技术的最新开发成果之一,作为全面集成的同步升压变换器,无需外接肖特基二极管就能够实现尺寸最小的解决方案,所需的外部组件数量最少。

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