led驱动电源电路图，详解

Time:2023-07-14 08:51:10

关于led驱动电源电路图的问题，我们总结了以下几点，给你解答：

1、led驱动电源电路图
2、led驱动电源电路图讲解视频
3、led驱动电源电路图详解

led驱动电源电路图

引言

随着LED照明现在越来越热，作为LED的生命支柱--LED驱动电源也越来越受到人们的关注。一直听到有很多人这么说：LED电源是个特殊的电源，跟普通电源有很大的不同，所以做LED电源要找专业的LED电源工程师。这种说法给LED电源蒙上了一层神秘的面纱，但作为做电源的专业人士，我们都知道LED电源其实没什么特别，其特点就是需要恒流限压，况且长期工作在满载情况下，所以对效率的要求比较高;有些电源由于结构尺寸的限制，对高度有要求。下面我就试着就目前中小功率的LED照明电源，谈谈次级恒流的一些常见的方法来一个总结;不一定很全面，也不一定很深入，不过总算能对一些初入行的工程师有些帮助。

可以毫不夸张的说，LED驱动电源将直接决定LED灯的可靠性与寿命;作为电源工程师，我们知道LED的特性需要恒流驱动，才能保证其亮度的均匀，长期可靠的发光。我们来谈谈比较流行的TL431的几种恒流方式。

1、单个TL431恒流电路

图1

如上图，即是利用单个TL431恒流的示意图

原理：此电路非常简单，利用了431的2.495V的基准来做恒流，同样限制了LED上面的压降，但优点与缺点同样明显。

优点：电路简单，元器件少，成本低，因为TL431的基准电压精度高，R12,T13只要采高精度电阻，恒流精度比较高

缺点：由于TL431是2.5V基准，故恒流取样电路的损耗极大，不适合做输出电流过大的电源

此电路的致命缺陷是不能空载，故不适合做外置式的LED电源。

这个电路的恒流点计算相信大家都知道：ID=2.495/(R12//R13)

取样电阻R12，R13的功率为PR=2.495*2.495/R13)，对于小功率电源来说，这个功率的损耗相当可观，所以不建议采用此电路做电流大于200mA的产品

2、单个TL431恒流改进型电路

图2

如上图，即是利用单个TL431恒流的改进型示意图

原理：此电路同样是利用了TL431的2.495V的基准来做恒流，跟上面的电路不同点在于减少了电流取样电路的电压，只要合计设计R12,R13,R14的值，可以限制LED上面的压降

优点：电路简单，元器件少，成本低，跟上面电路相比，显著降低了取样电阻的功耗，恒流精度很高，克服了上面的电路不能空载的致命缺陷，当有个别LED击穿时，可以自动调整输出电压

缺点：当输出空载时，输出电压会有上升，上升幅度由电流取样电路电阻与R12,R13的比值决定。

其实这个电路的真正缺点是：当单个LED的压降一致性不高时，恒流点也会相应发生变化。

比如最常见的12串的LED灯，最低压降为35.5V左右，最高回到37.4V左右(个人的经验，当然不同厂家的情况会不一样)，那么恒流精度就会相差到5%-8%

3、两个TL431恒流电路

图3

这个电路还有个最大特点是：在某个范围内可以精确的恒压恒流。

4、3个TL431恒流电路

图4

其实这个电路是在图3的电路基础上增加了一个恒压电路而已。

led驱动电源电路图讲解视频

LED驱动电源原理介绍　　下图为正向压降(VF)和正向电流的(IF)关系曲线，由曲线可知，当正向电压超过某个阈值(约2V)，即通常所说的导通电压之后，可近似认为，IF与VF成正比。见表是当前主要超高亮LED的电气特性。由表可知，当前超高亮LED的最高IF可达1A，而VF通常为2～4V。　　由于LED光特性通常都描述为电流的函数，而不是电压的函数，光通量(φV)与IF的关系曲线，因此，采用恒流源驱动可以更好地控制亮度。此外，LED的正向压降变化范围比较大(最大可达1V以上)，而由上图中的VF-IF曲线可知，VF的微小变化会引起较大的，IF变化，从而引起亮度的较大变化。所以,采用恒压源驱动不能保证LED亮度的一致性，并且影响LED的可靠性、寿命和光衰。因此，超高亮LED通常采用恒流源驱动。　　下图是 LED的温度与光通量(φV)关系曲线，由下图可知光通量与温度成反比，85℃时的光通量是25℃时的一半，而一40℃时光输出是25℃时的1.8倍。温度的变化对LED的波长也有一定的影响，因此，良好的散热是LED保持恒定亮度的保证。下图是LED的温度与光通量关系曲线。　　一般LED驱动电路介绍　　由于受到LED功率水平的限制，通常需同时驱动多个LED以满足亮度需求，因此，需要专门的驱动电路来点亮LED。下面简要介绍LED概念型驱动电路。　　阻限流电路　　如下图所示，电阻限流驱动电路是最简单的驱动电路，限流电阻按下式计算。式中：Vin为电路的输入电压： VF为IED的正向电流; VF为LED在正向电流为，IF时的压降; VD为防反二极管的压降(可选); y为每串LED的数目; x为并联LED的串数。由上图可得LED的线性化数学模型为　式中：Vo为单个LED的开通压降; Rs为单个LED的线性化等效串联电阻。则上式限流电阻的计算可写为　当电阻选定后，电阻限流电路的IF与VF的关系为　　由上式可知电阻限流电路简单，但是，在输入电压波动时，通过LED的电流也会跟随变化，因此调节性能差。另外，由于电阻R的接人损失的功率为xRIF，因此效率低。线性调节器介绍　　线性调节器的核心是利用工作于线性区的功率三极管或MOSFFET作为一动态可调电阻来控制负载。线性调节器有并联型和串联型两种。　　下图a所示为并联型线性调节器又称为分流调节器(图中仅画出了一个LED，实际上负载可以是多个LED串联，下同)，它与LED并联，当输入电压增大或者LED减少时，通过分流调节器的电流将会增大，这将会增大限流电阻上的压降，以使通过LED的电流保持恒定。　　由于分流调节器需要串联一个电阻，所以效率不高，并且在输入电压变化范围比较宽的情况下很难做到恒定的调节。　　下图b所示为串联型调节器，当输入电压增大时，调节动态电阻增大，以保持LED上的电压(电流)恒定。　　由于功率三极管或MOSFET管都有一个饱和导通电压，因此，输入的最小电压必须大于该饱和电压与负载电压之和，电路才能正确地工作。开关调节器介绍　　上述驱动技术不但受输入电压范围的限制，而且效率低。在用于低功率的普通LED驱动时，由于电流只有几个mA，因此损耗不明显，当用作电流有几百mA甚至更高的高亮LED的驱动时，功率电路的损耗就成了比较严重的问题。开关电源是目前能量变换中效率最高的，可以达到90%以上。Buek、Boost和 Buck-Boost等功率变换器都可以用于LED的驱动，只是为了满足LED驱动，采用检测输出电流而不是检测输出电压进行反馈控制。　　下图(a)为采用Buck变换器的LED驱动电路，与传统的Buek变换器不同，开关管S移到电感L的后面，使得S源极接地，从而方便了S的驱动，LED 与L串联，而续流二极管D与该串联电路反并联，该驱动电路不但简单而且不需要输出滤波电容，降低了成本。但是，Buck变换器是降压变换器，不适用于输入电压低或者多个LED串联的场合。上图(b)为采用Boost变换器的LED驱动电源，通过电感储能将输出电压泵至比输入电压更高的期望值，实现在低输入电压下对LED的驱动。优点是这样的驱动IC输出可以并联使用，有效的提高单颗LED功率。　　上图(c)为采用Buck—Boost变换器的LED驱动电路。与Buek电路相似，该电路S的源极可以直接接地，从而方便了S的驱动。Boost和 Buck-Boosl变换器虽然比Buck变换器多一个电容，但是，它们都可以提升输出电压的绝对值，因此，在输入电压低，并且需要驱动多个LED时应用较多。 PWM调光知识介绍　　在手机及其他消费类电子产品中，白光LED越来越多地被使用作为显示屏的背光源。近来，许多产品设计者希望白光LED的光亮度在不同的应用场合能够作相应的变化。这就意味着，白光LED的驱动器应能够支持LED光亮度的调节功能。目前调光技术主要有三种：PWM调光、模拟调光、以及数字调光。市场上很多驱动器都能够支持其中的一种或多种调光技术。本文将介绍这三种调光技术的各自特点，产品设计者可以根据具体的要求选择相应的技术。　　PWM Dimming (脉宽调制) 调光方式——这是一种利用简单的数字脉冲，反复开关白光LED驱动器的调光技术。应用者的系统只需要提供宽、窄不同的数字式脉冲，即可简单地实现改变输出电流，从而调节白光LED的亮度。PWM 调光的优点在于能够提供高质量的白光，以及应用简单，效率高!例如在手机的系统中，利用一个专用PWM接口可以简单的产生任意占空比的脉冲信号，该信号通过一个电阻，连接到驱动器的EN接口。多数厂商的驱动器都支持PWM调光。　　但是，PWM 调光有其劣势。主要反映在：PWM调光很容易使得白光LED的驱动电路产生人耳听得见的噪声(audible noise，或者microphonic noise)。这个噪声是如何产生?通常白光LED驱动器都属于开关电源器件(buck、boost 、charge pump等)，其开关频率都在1MHz左右，因此在驱动器的典型应用中是不会产生人耳听得见的噪声。但是当驱动器进行PWM调光的时候，如果PWM信号的频率正好落在200Hz到20kHz之间，白光LED驱动器周围的电感和输出电容就会产生人耳听得见的噪声。所以设计时要避免使用20kHz以下低频段。　　我们都知道，一个低频的开关信号作用于普通的绕线电感(wire winding coil)，会使得电感中的线圈之间互相产生机械振动，该机械振动的频率正好落在上述频率，电感发出的噪音就能够被人耳听见。电感产生了一部分噪声，另一部分来自输出电容。现在越来越多的手机设计者采用陶瓷电容作为驱动器的输出电容。陶瓷电容具有压电特性，这就意味着：当一个低频电压纹波信号作用于输出电容，电容就会发出吱吱的蜂鸣声。当PWM信号为低时，白光LED驱动器停止工作，输出电容通过白光LED和下端的电阻进行放电。因此在PWM调光时，输出电容不可避免的产生很大的纹波。总之，为了避免PWM调光时可听得见的噪声，白光LED驱动器应该能够提供超出人耳可听见范围的调光频率! 　　相对于PWM调光，如果能够改变RS的电阻值，同样能够改变流过白光LED的电流，从而变化LED的光亮度。我们称这种技术为模拟调光。　　模拟调光最大的优势是它避免了由于调光时所产生的噪声。在采用模拟调光的技术时，LED的正向导通压降会随着LED电流的减小而降低，使得白光LED的能耗也有所降低。但是区别于PWM调光技术，在模拟调光时白光LED驱动器始终处于工作模式，并且驱动器的电能转换效率随着输出电流减小而急速下降。所以，采用模拟调光技术往往会增大整个系统的能耗。模拟调光技术还有个缺点在于发光质量。由于它直接改变白光LED的电流，使得白光LED的白光质量也发生了变化! 　　除了PWM调光，模拟调光，目前有些产商的驱动器支持数字调光。具备数字调光技术的白光LED驱动器会有相应的数字接口。该数字接口可以是SMB、I2C、或者是单线式数字接口。系统设计者只要根据具体的通信协议，给驱动器一串数字信号，就可以使得白光LED的光亮发生变化。