基于大功率LED恒流驱动器的设计及其实例

光电显示 时间:2013-01-25来源:网络

  由于直接将RFB连接FB端会造成RFB的功耗过大,所以在FB端和RFB之间放置一个运算放大器,以放大RFB采集到的电压VTAP(图2)。

  IF=VTAP/RFB=(VFB/RFB)*(1+RF/RI) (3)

  通常,1W大功率LED的典型工作电流为350mA,如果选择RFB等于1欧姆,则RFB的功耗为:

  PRFB=I2*R=0.352*1=0.12W (4)

  考虑运算放大器本身的功耗,RFB及其附属电路的功耗大约为1W LED功率的12%.这样就能在确保LED获得恒流供电的同时,将RFB的功耗降低到可以接受的水平,从而使LED两端的电压尽可能大,流经的电流也尽可能大。国家半导体按照这个原理工作的稳压器有LM2736和LM2734.

从采样电阻直接获取反馈电压的设计图

图4 从采样电阻直接获取反馈电压的设计

  此外,LED照明系统的光学效率不仅仅取决于LED恒流驱动方案,还与整个系统的散热设计密切相关。为缩小体积,某些LED恒流驱动系统将LED驱动电路与散热部分贴近设计,这样容易影响可靠性。

  一般来说,LED照明系统的热源基本就是LED灯本身的热源,热源太集中会产生热损耗,因此LED驱动电路不能与散热系统紧贴在一起。建议采取下列散热措施:LED灯采用铝基板散热;功率器件均匀排布;尽可能避免将LED驱动电路与散热部分贴近设计;抑制封装至印刷电路基板的热阻抗;提高LED芯片的散热顺畅性以降低热阻抗。

表1:大功率LED在寿命上具有很大优势

表1:大功率LED在寿命上具有很大优势

  新应用对驱动器的要求

  大功率LED被称为绿色光源,它将向大LED电流(300mA 至1.4A)、高效率(60至120 流明/瓦)、亮度可调的方向发展。

  由于大功率LED在寿命上具有很大优势(表1),所以发展前景非常广阔,其中最被看好的照明应用是汽车、医疗设备和仪器仪表及其它特种照明环境。但这些应用对LED驱动系统设计也提出了新的要求,包括:输入电压范围一般要求为6V到24V;具有冲击负载保护、反相和过压保护;待机功耗非常低;低带隙基准以减少电流检测损耗以及具有PWM调整亮度的功能等。

  针对这些需求,美国国家半导体公司提供了全系列LED驱动器设计方案(见表2),可以为用户提供全面的LED驱动器解决方案。

  LED照明系统需要借助于恒流供电,目前主流的恒流驱动设计方案是利用线性或开关型DC/DC稳压器结合特定的反馈电路为LED提供恒流供电,根据DC/DC稳压器外围电路设计的差异,又可以分为电感型LED驱动器和开关电

  容型LED驱动器。电感型升压驱动器方案其优点是驱动电流较高,LED的端电压较低、功耗较低、效率保持不变,特别适用于驱动多只LED的应用。在大功率LED驱动器设计中,主要采用开关电容型LED驱动方案,其优点是LED两端的电压较高、流过的电流较大,从而获得较高的功效及光学效率。先进的开关电容技术还能够提高效率,因而在大功率LED驱动中应用广泛。

表2:美国国家半导体的LED驱动器解决方案一览表

表2:美国国家半导体的LED驱动器解决方案一览表

  目前LED照明受到社会广泛关注,大功率led光效提高空间还很大,而大功率LED恒流驱动方案可以对新应用的开发起到重要作用,相信在不远的将来,LED照明会应用在各个行业。

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