LED驱动电路

LED驱动电路（精选12篇）

LED驱动电路 第1篇

1 驱动电路设计

1.1 LED驱动条件

LED节能灯的快速发展, 使得LED驱动电路的设计更加严格[3], 整个电路不仅要安全低功耗, 还应该具有恒流特性, 即电源电压变动幅度<15%时, 输出电流的变化幅度不超过10%, 这样才能保证LED驱动电路较高的能量利用效率[4]。

1.2 驱动电路特点

此驱动电路使用恒流电源驱动方法, 专为T10 LED灯设计, 不仅可应用在闹市区, 工业园区和大学校园, 也可应用在孤岛, 乡村等偏远地区, 市场应用前景广阔[5]。同时整个电路采用了特殊的开关控制方式, 使其具有高效率, 节能环保等方面的优势。经过研究和物理电路测量, 驱动电路具有以下特点:工作频率50~60 Hz;功率24 W;宽输入电压AC 110~265 V/50~60 Hz;输出电流0.24A;输出电压:36 V≤Uout≤0.6 Uin;体积为175 mm×18 mm×11 mm;直流50 V~80 V。这些参数确保了LED驱动电路使用时安全稳定, 使其具有恒流精度高, 电磁兼容性较好的特征[6]。

1.3 驱动电路电路设计

驱动电路原理图如图1所示, 通过桥式整流器, 电流直接被送到LED负载的正极, 然后通过负极, 经由变压器到达晶体管Q1, 最后又通过桥式整流器, 这就是该负载电路电流的主要回路。当没有负载时, R17就充当保护电路的负载, 保证电路不会短路。C1在这里起到滤波以及平衡负载两端电压的作用。D1为蓄流二极管, 保证变压器正常工作。电路图的下半部分, 是由两个芯片和Q1组成的反馈调节电路。Q1能根据U1的变化情况, 向变压器发出高频电流。当负载电流过载时, 电流会通过R7和R8到达U2, 使得U2右边的二极管发热, 导致U2左边的电压降低, 同时反馈到U1, U1通过调节电压和频率控制电路, 从而使系统电路输出恒定电流。

2 LF-F301驱动电路原理分析

2.1 工作模块

如图2所示, 此电路通过变压器输出适当的电流, 当有LED负载时, 电路中通入适当的电流和频率使LED正常工作;当没有负载时, 变压器中仍然残留有能量, 需要释放。此时由R17等构成的回路, 可以慢慢地释放变压器中的电能。但当电流突然减小时, 变压器中会产生感应电动势, 由此会产生较高的反向电压, 可能会击穿器件。为了克服这个问题, 在线圈的两端并联一个续流二极管D1, 同时在电路输出端串联R15, 并且在R15两端并联R2, R3, R4, R6。R15有降压作用, 并且能为反馈电路提供电压。由于R15承受的功率较大, 容易烧坏, 所以预备一个由R2, R3, R4和R6的并联等效电阻, 这样每个电阻承受的功率变小, 在增加使用寿命的同时, 能够减少维修费用。

2.2 采样模块

如图3所示, 采样电流经过传感器U2将电流信号转换成电压信号, 并输出到芯片U1的2号引脚。

2.3 控制模块

如图4所示, 电路通过T1、D7获取稳定的22 V电压, 供给芯片工作, 芯片通过2号引脚进行取样输入, C4对电路的频率和电压进行控制。

3 蓄电池保护电路设计

合理的蓄电池充放电, 不仅可以延长蓄电池寿命, 且能提升整个电路系统的稳定性[7]。因此需要设计保护电路, 以保证蓄电池能在一定的电压范围内进行充放电。本项目使用3级级联的12 V铅酸蓄电池。由于过充电路与过放电路有相似性, 本文只给出蓄电池的过放电路, 如图5所示。电源电压正常时, 调节电位器RP1使放大器的同相输入端的电位略高于反相输入端的电位, 此时放大器输出低电平, VT截止, 电路正常工作。当电源电压<10.5 V时, 反相输入端的电位大于同相输入端的电位, 放大器会输出高电平, 调节RP2, 使VT导通, 此时负载与电源断开。

4 电路开关设计

光控开关的基本原理是光敏效应, 当光照达到一定值时, 开关开通, 否则自动关断。时控开关按设定的时间开启或关断电路。然而在灯光控制领域应用光控开关时, 即使感光头放在较为合适的位置, 在早晨和傍晚采集到的光照强度也是不稳定的。若把光控开关和时控开关的输出端串联在一起[1], 光传感器测得外界环境的光照强度, 定时器给出所需设定的时间范围, 便能更好地控制电路的关断, 不仅节约电能, 还延长了LED灯的使用寿命[8]。

4.1 光控模块

其由光电转换模块和光敏电阻组成。光电转换由比较器来实现。当光敏探头感应的光照强度不强时, 比较器会输出高电位, 否则输出低电位。具体电路如图6所示。R1分担电路电压, 依照外界环境条件, 选择适当的电阻R2, 控制比较器中正相输入的电压值, 使其作为比较器工作的参考电压;R3起到保护光敏电阻以及分压的作用。光敏电阻的阻值随着外界光强的变化而变化, 这样就可将光信号变换成电压信号, 以此作为信号电压连接到比较器的反相输入端。比较两个输入端的电压大小。若信号电压较小, 比较器输出高电平, 否则比较器输出低电平。从而实现在明亮条件下输出低电平, 在黑暗条件下输出高电平的设计要求。

4.2 时控模块

时控模块以定时器为基础。当光控模块输出高电平时, 时控模块进入工作状态, 分为3个阶段:

(1) 光强慢慢减弱, 控制LED灯实现半光照明。

(2) 车流高峰时段, 控制LED灯实行全光照明。

(3) 进入下半夜, 控制LED灯采用半光照明。

5 结束语

风光互补电路驱动LED发展迅速, 而且使用环境广阔[8]。本文阐述了驱动电路的应用意义以及前景, 分析了驱动电路的技术要求, 设计了LED电源驱动电路。根据驱动电路要求, 改进电路开关的同时, 设计了蓄电池充放电保护电路, 提高了整个电路的工作效率, 实现了节能环保的目的。

参考文献

[1]王志新, 刘立群, 张华强.风光互补技术及应用新技展[J].电网与清洁能源, 2008, 24 (5) :40-45.

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[3]林方盛, 蒋晓波, 江磊, 等.LED电源综述[J], 照明工程学报, 2012, 23 (Z1) :96-101.

[4]姚宏, 冯卫东, 邱望标.太阳能LED路灯控制器设计[J].现代机械, 2009 (2) :22, 25.

[4]李小刚, 苏弘, 马晓莉, 等.高速、大功率LED光源驱动电路设计[J].核电子学与探测技术, 2008, 28 (3) :596-598.

[6]杨清德.LED驱动电路设计与工程施工案例精讲[M].北京:北京化学工业出版社, 2010.

[7]王成国, 魏斐.铅蓄电池智能保护装置[J].无线互联科技, 2013 (6) :178-178.

LED开关电源保护电路介绍 第2篇

一款好的LED开关电源除了需要稳定、高效、可靠外，电路的各种保护措施也必须精心设计，以避免在复杂环境条件下能够迅速的对电源电路和负载进行有效保护，本文介绍LED开关电源的几种常见保护电路。

1、过电流保护电路

在直流LED开关电源电路中，为了保护调整管在电路短路、电流增大时不被烧毁。其基本方法是，当输出电流超过某一值时，调整管处于反向偏置状态，从而截止，自动切断电路电流。如图1所示，过电流保护电路由三极管BG2 和分压电阻R4、R5组成。电路正常工作时，通过R4与R5的压作用，使得BG2 的基极电位比发射极电位高，发射结承受反向电压。于是BG2 处于截止状态(相当于开路)，对稳压电路没有影响。当电路短路时，输出电压为零，BG2 的发射极相当于接地，则BG2 处于饱和导通状态(相当于短路)，从而使调整管BG1 基极和发射极近于短路，而处于截止状态，切断电路电流，从而达到保护目的。

图2：LED开关电源输入过电流保护电路

2、过电压保护电路

直流LED开关电源中开关稳压器的过电压保护包括输入过电压保护和输出过电压保护。如果开关稳压器所使用的未稳压直流电源(诸如蓄电池和整流器)的电压如果过高,将导致开关稳压器不能正常工作,甚至损坏内部器件,因此LED开关电源中有必要使用输入过电压保护电路。图3为用晶体管和继电器所组成的保护电路，在该电路中，当输入直流电源的电压高于稳压二极管的击穿电压值时，稳压管击穿，有电流流过电阻R，使晶体管T导通，继电器动作，常闭接点断开，切断输入。输入电源的极性保护电路可以跟输入过电压保护结合在一起,构成极性保护鉴别与过电压保护电路。

图3：LED开关电源输入过电压保护电路

3、软启动保护电路

开关稳压电源的电路比较复杂，开关稳压器的输入端一般接有小电感、大电容的输入滤波器。在开机瞬间,滤波电容器会流过很大的浪涌电流,这个浪涌电流可以为正常输入电流的数倍。这样大的浪涌电流会使普通电源开关的触点或继电器的触点熔化,并使输入保险丝熔断。另外，浪涌电流也会损害电容器,使之寿命缩短,过早损坏。为此,开机时应该接入一个限流电阻,通过这个限流电阻来对电容器充电。为了不使该限流电阻消耗过多的功率，以致影响开关稳压器的正常工作,而在开机暂态过程结束后，用一个继电器自动短接它,使直流电源直接对开关稳压器供电，这种电路称之谓直流LED开关电源的“软启动”电路。

如图4(a)所示，在电源接通瞬间，输入电压经整流桥(D1～D4)和限流电阻R1对电容器C充电，限制浪涌电流。当电容器C充电到约80%额定电压时，逆变器正常工作。经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号，使晶闸管导通并短路限流电阻R1，LED开关电源处于正常运行状态。为了提高延迟时间的准确性及防止继电器动作抖动振荡，延迟电路可采用图4(b)所示电路替代RC延迟电路。

图4：LED开关电源软启动保护电路

4、过热保护电路

直流LED开关电源中开关稳压器的高集成化和轻量小体积，使其单位体积内的功率密度大大提高，因此如果电源装置内部的元器件对其工作环境温度的要求没有相应提高，必然会使电路性能变坏，元器件过早失效。因此在大功率直流LED开关电源中应该设过热保护电路。

本文采用温度继电器来检测电源装置内部的温度，当电源装置内部产生过热时，温度继电器就动作，使整机告警电路处于告警状态，实现对电源的过热保护。如图5(a)所示，在保护电路中将P型控制栅热晶闸管放置在功率开关三极管附近，根据TT102的特性(由Rr值确定该器件的导通温度，Rr越大，导通温度越低)，当功率管的管壳温度或者装置内部的温度超过允许值时，热晶闸管就导通，使发光二极管发亮告警。倘若配合光电耦合器，就可使整机告警电路动作，保护LED开关电源。该电路还可以设计成如图5(b)所示，用作功率晶体管的过热保护，晶体开关管的基极电流被N型控制栅热晶闸管TT201旁路，开关管截止，切断集电极电流,防止过热。

LED驱动电路 第3篇

白光LED由于尺寸小巧，功耗低并容易控制，一般都用作移动电话等小型LCD显示器的背光照明。现今在手持设备中不断增长的多媒体内容不仅促使显示器的应用更加多元化，而且对图像品质的要求也愈来愈高。红绿蓝(RGB) LED背光照明可以改善LCD显示器的色彩复制效果。如果搭配上新技术，RGB LED还可削减功耗，延长便携设备的电池寿命。

冷阴极荧光管(CCFL)背光一直都主导着电脑和电视机等荧幕较大的LCD显示器背光。但从性能上来看，LED背光的潜能比CCFL背光的潜能更大。使用LED背光能够获得更佳的图像品质和节电效果。要完全发挥LED背光的潜能，必须使用一些精密的驱动方法。本文将集中讨论小型和大型LCD显示器中的白光LED与RGB LED 背光的驱动方法。

小型显示器中的WLED和RGB LED

一般来说，小型LCD平板显示器的背光一般都采用多个白光LED。LED位于显示器的边缘，配合光导板会使背光更加平均。图1所见为一个LCD显示器模块的结构。

白光LED是用恒流来驱动，而且可能会使用脉冲宽度调制(PWM)来调光。LED可以并行或串行的形式来驱动。串行连接需使用高压升压转换器以获取足够的电压来驱动LED。由于电路板布线较简单，LED间电流匹配性良好以及易于掌控，因此背光驱动中普遍采用串行连接。

LCD显示器的色域，即可复制的颜色范围会取决于背光源的放射光谱和颜色过滤器的透射光谱。白光LED的问题是其光谱不利于光学还原，因为白光LED其实是蓝光LED在上面加上一层黄色磷质所形成。因此其光谱有两个峰值，一个在蓝色而另一个在黄色。图2分别展示出典型白光和RGB LED的光谱。

LCD显示器的像素被划分成3个主色单元：红、绿和蓝，而所谓像素颜色就是三原色之间的混合。若要将正确的颜色过滤到每个颜色单元，便需要使用颜色过滤器。可是，颜色过滤器会浪费大量的光能，而且在色彩过滤后，通过液晶显示器的光谱也并不理想。假如使用白色背光LED，那在液晶显示器上便可产生出最多75% 的国家电视标准委员会(NTSC)色彩，而当使用RGB 作为LCD显示器背光时，那颜色的复制范围可以提升到覆盖100%的NTSC色域，这使到颜色更加光亮和画质更高。图3展示出不同背光技术的典型色域。

假若使用RGB背光，当遇有温度变化时，驱动器必须对LED放射波长中的所谓红移作出补偿以避免发生白点偏移。此外，驱动器亦必须在任何的工作温度下正确调整光的强度。补偿方面可以是闭环或开环。在闭环补偿时，一个光学传感器会用来测量白点和光强度，而当用开环补偿时，便需量度温度并利用预先测定的补偿曲线来调整亮度平衡。

供小型LCD显示器用的RGB背光驱动器例子有美国国家半导体的LP5520，它是一种开环补偿LED驱动器。图4给出了开环色彩补偿的原理图。当中量度了应用中实际使用的RGB LED类型的温度补偿曲线，这些曲线被编程写入内部电气可拭除祇读存储器内。芯片被集成到液晶显示器模块，而模块制造商则在生产过程中为这些补偿曲线进行编程，并同时使用红绿蓝LED背光优化过滤器。

LED背光驱动的效能因素可以划分为升压效率、LED驱动效率和颜色过滤透射。升压效能可以通过自适应升压模式来得以优化，该模式下升压会根据LED输出所需的净空来作出调整。LED的驱动效率会受到PWM占空比和电流比率影响。假如LED的电源保持固定但PWN占空比被调整了时，那便会发现LED的光学效率会随着较低的PWM占空比数值而下降。这是由于较低的PWM值会引致电流的需求上升，使得LED的正向电压较大。在RGB LED的驱动中，假如所有颜色都由同一个升压去驱动，那红色LED驱动器便会浪费不少功率，因为红色LED的正向电压相对于绿色和蓝色LED的都明显较低。

直接比较使用相同颜色过滤器的RGB LED和白光LED背光的效率，便会发现白光LED的效率比RGB的高15%～30%，这主要由于白光LED的功效比RGB LED的更高，同时在某程度上前者的驱动效率也较好。假如采用RGB LED，那使用优化的颜色过滤器便有可能把整体的效率提升20%～40%，假如再改善红色LED的驱动，那便可额外获得10％～15%的效率改进。因此，使用RGB背光可能会得到更佳的色域，若加上优化的颜色过滤器，那功耗将可比白光LED的更低。表1为LP5520的测量结果，并且比较了RGB和白光LED背光的效率。

中型LCD的白光LED背光

白光LED在背光驱动上可以取代CCFL管。在较大型的电脑显示器和电视应用中，LED背光可以分成边缘背光(像手提电脑)或直接背光两类。无论是哪一种，LED都是以串行的形式被驱动，而且分成一排排，而在排的数量(等于驱动器所需的LED控制脚数)和整体所需的驱动电压之间必须作出协调。假如排的数量愈多，那便需较低的电压来驱动LED，但布线和LED的控制都将变得较为复杂。

来自电源的输入电压会用升压转换器来提升，以达到驱动LED所需的高电压。而一串中的LED数量决定所需的电压大小。一般来说，升压会被调整到LED串的实际正向电压水平以尽量减低耗散在驱动器电路中的功率，从而尽量提升LED驱动器的效率。在这前提下，LED会以恒流来驱动，并且使用PWM调光技术来控制亮度。亮度的控制可以通过串行接口(MBus、SPI 或 I2C) 或外置PWM接口来进行，而根据不同方案的要求，有可能需要视频信号同步化。

随着显示器的尺寸愈来愈大，用作显示器背光的LED数量亦急剧增加，而这难免会导致很多问题产生。尤其是散热和机械设计方面，假如使用传统的PWM控制技术，那更会产生电源轨电压纹波。当为背光模块设计机械方案时，必须考虑LED和驱动电路的散热问题。假如LED长期在高温下工作，那便会缩短它们的操作寿命，同时亦会导致光谱偏移和降低光度。光谱偏移可以通过改变LCD像素的光电传递函数来补偿，但代价是会降低对比和亮度。在这方面，可以使用集成在驱动器电路中的温度调整功能来防止过热。当一旦达到跳变点时，温度调整便会逐渐调暗LED以减低热力。

假如使用传统的PWM控制来控制亮度，当所有的LED同时亮着时，那便会从输入电压轨提取极大的峰值电流。为了作出补偿，驱动器电路用的升压转换器便需要较大的输入/输出电容器，但这会产生EMI和噪声等问题。要克服这些困难，有数个可行的相位位移PWM方法可考虑。其中一个简单的方法是延迟LED的输出，即稍后才启动它们。使用这种方法，那峰值电流便得以减少，从而可使用较小的输入/输出电容器以降低方案的成本。图5所示为一个相位位移PWM方法对电源轨电压下降的效果。

环境光线控制可以根据环境光线来调整背光。假如驱动器电路本身设有光传感器接口，那应用处理器就无需根据光线情况来控制亮度，驱动电路会自动进行调节。

光反馈可用来补偿LED间的差别和温度效应，同时亦有助减慢LED的老化速度以延长背光的寿命。此外，发生在LCD面板、颜色过滤器和LED的变化可以用集成到驱动器电路中的校准存储器来补偿。现实中，亮度是在LCD显示器的生产过程中进行量度和校准的，而校准曲线会载入到驱动器电路的存储器内。

使用自适应背光驱动技术有可能获得较佳的对比度、灰度和节电效果。这是指背光会根据视频信号来调整，当RGB度低时，那背光级便会被调整以尽量减低LC的泄漏。与此同时，视频信号亮度亦需要增加以维持原来的亮度。在这情况下，视频处理器必须可以调整LCD的亮度和控制背光驱动器电路，而电路会按要求调整背光的亮度。

自适应背光驱动可以用在整个系统(0D 调光)，或将面板划分成若干个区域，而每一个均有独立的亮度控制(1D和2D调光)。0D调光一般都是使用在边缘背光的显示器，而1D和2D调光则使用在采用直接背光照明的大型显示器上。

使用1D调光方法，显示器的背光会被分成若干行列，每一行均可独立地控制。通常横向的编排效果会较佳，原因是它主要针对风景等画面的亮度分布。从视频数据可计算出每个区的亮度，而这些亮度级会在不同空间暂时性地被过滤。

至于2D调光方面，面板会同时以横和直两个方向来划分成较小的区域，以便获得更为准确的背光空间控制。此外，在节电效果和对比度方面，2D控制均比1D调光更为出色。可是，由于区域的数量更多，所以在区域控制上则比1D调光更加复杂。

大型LCD的RGB LED背光

与白光LED驱动比较，RGB LED的驱动要求比较特别，这已从上述的小型LCD背光中得到见证。首先，背光的白点必须得到控制，假如LCD面板的光反馈较大，那便应采用闭环补偿，原因是它可补偿因更多参数所造成的白点变化，例如LED间的差别。如果LCD的荧幕较大，那背光的机械性限制便会比较小的LCD显示器较为宽松，因此比较容易将光传感器组装到背光模块上。

红、绿和蓝光LED被串行连接在一起，因此每一个原色均能独立地控制，而LCD荧幕区可以划分成若干个区块，每一个均有其独立的驱动器。然而，不同颜色LED的正向电压各不相同，这便导致问题产生。红光LED的正向电压明显比绿和蓝光LED的较小，这意味不同颜色的LED需配合不同的升压才能维持良好的LED驱动效率。

类似的0D/1D/2D调光技术可以如白光LED背光一样地配合RGB LED背光模块来使用。假如采用RGB背光的话，效果可能更好，因为背光已无需保持白色，而其颜色将根据视频信号而变化。这样，背光便可有效地用作一个低分辨率的基本显示，而LCD则成为辅助的调制器。当使用2D-颜色调光技术时，节电和对比度上的改进相比起传统的LED背光更为出色。

结论

对大功率LED驱动电路的研究 第4篇

1 LED发光二极管简介及其特点

LED英文翻译为Light-Emitting Diode, 即发光二极管, 是一种可以通过电路电能直接的转换发出可见光的半导体器件的转换效应, 发光二极管的主要成分是砷化镓或是氮化镓, 主要是应用砷化镓来做发光二极管。利用发光材料, 在电源两级添加正电压, 半导体材料中的PN结中含有空穴对, 利用电子复合引起电子对与发光板的激发性创激从而发出可见光源, 通过这样一个过程可以将电子产生的能量转化成光能, 人们利用这样的方法获得光能, 应用于人们的生产生活中。

1.1 节能、环保。

LED发光二级管发出的功率大, 商业上常常应用它于商业照明、街面布置、但LED却有很好的节能保护作用, 比一般的白炽灯照明相比可以节省百分之八十的用电, 其工作的电流、电压为直流电、不受到电磁、电波的干扰, 没有金属污染, 会产生很少的荧光物质, 这些优点都有益于节能、环保, 适合国家国定的资源的可持续发展。

1.2 光色与光线。

LED发光二极管因其具有较短的波长, 所以光色较为纯粹, 光线较为明亮。

1.3 使用寿命较长。

白炽灯的使用寿命是LED发光二极管使用寿命的100倍, 这及其长的使用寿命有利于提高资源的消耗和利用能力, 降低LED发光二极管的更换频率, 提高了使用效率。

1.4 稳定性好。

LED发光二极管采用树脂材料封装技术, 质量轻、体积小, 可以很好的用于较多的工业领域, 便于安装和拆卸, 其可以适用的范围较广, 零下40度到零上85度, 均可以正常发光, 可以适用高寒或高温的环境, 这也有利于LED发光二极管成为可以被人们所应用的主要原因之一。

1.5 响应速度极快。

当LED发光二极管触发门接收触发时, 可以在几纳秒的速度中迅速响应, 及时反馈发光, 而白炽灯却需要毫秒级的速度触发响应, 因此, 基于这种及时响应的特性, 人们将其利用到需要及时发光来发出信号的系统中, 如:红绿灯, 当人们开车要过马路时, 眼睛看到信号的变化速度和光信号被传输给人大脑的信号快, 以便人们可以做成正确的判断;当汽车做刹车处理是, 后面的司机看到尾灯瞬间变化的速率快于人眼接收光信号的速率, 为人大脑的判断和反应留有余地, 便于司机及时处理停车, 防止交通事故的产生。

1.6 有较好的灵活控制能力。

通过控制LED发光二极管通过的电流大小, 改变电路的功率大小从而改变其触发响应的亮度强锐, 简易的控制可以较好的提高人们控制其应用, 便于生活中涉及到机器操作处理。

2 大功率LED驱动电路

为了更好的利用大功率LED发光二极管驱动电路进行社会化生产活动, 很多研究部门将LED驱动电路以恒流式的驱动方式, 因其实电路元器件, 因此可以保证其发光的亮度保持一致, 电路电流、电压保持一致;为了保证LED发光二极管的使用寿命, 设计人员采用额定功率来控制发光二极管功率的增加。这样, 每一个采用恒压的驱动方式, 既可以保证每一个灯发光亮度的统一, 又可以保证整体在发光功率上不超过额定功率, 防止损伤大功率LED发光二极管的使用寿命。

驱动电路的原理。电路中主要针对稳定电源做线性功率调试, 电磁不能干扰线性的电路, 有较稳定的电流和电压, 成本较低, 通过线性电源电路输出低电压后形成稳定电压, 其工作原理有降压、整流过滤后将直流电压加到发光二极管上, 产生功率, 对负极电子电压板供电, 输出恒定的稳压直流电。线性的直流电有较为简单的结构, 输出电源的反折波纹较小, 受电磁波影响小, 电路相应效应快, 成本低廉。但线性电源还有一些确定, 就是其效率较低、功率较大, 不易控制, 体积较大, 其输出电压永远小于输入电压, 其本身的输出功率与电流成正比, 即P=I*U, 因此功率越大, 通过发光二极管所消耗掉的功率也会越大, 而较大的功率导致电路板的散热问题, 需要给其添加较好、较多的散热片, 提高其散热速度, 降低其发光管的温度。通过采用DC/DC电源装换装置, 给出其电源的网络拓扑图。

DC/DC电源装换是最常用的、输出电压等于或者小于输入电压的变压电路, 其主要的变换器有脉冲宽度调制方式, 即通过改变脉冲宽度的调制方式, 保证开关元件的功率不变化的调制方式, 我们又称之为“定频调制法”, 反之, 通过保证脉冲宽度不变的调制, 改变开关元器件的功率进行变化的调制方式, 我们由称之为“定宽调制法”。

DC/DC电源装换有电流控制模式和电压控制模式两种, 都是通过电压反馈、电压调节方式, 而电流控制模式除了电压调试和反馈外还采用电流调试方式。

3 结论

通过对大功率LED发光二极管的研究, 得以让人们可以在照明领域得到充分利用, 通过对线性电源的驱动分析, 设计出可以符合恒定稳压工作领域中的恒定电流电源的转换, 填补了我国大功率LED电源驱动技术的发展, 实现知识产权的确立和自由化。有利于我国开展对于大功率LED发光二极管的创造和利用, 加强未来光能源的利用能力。

摘要：从原始到现代科技, 人们的社会生活发生着翻天覆地的变化, 人们对于光亮的追求从火的产生开始, 火给人类带来了光明, 但它会慢慢消耗, 燃烧殆尽, 后来在二十世纪八十年代初, 美国的爱迪生发明了电灯, 解决了光可以长期发光的问题, 但白炽灯其本质还是利用物质的加热燃烧, 即利用钨丝发光, 钨丝的损耗会降低白炽灯的使用时间, 所以人们又发明了LED灯, 它是利用一种能够发光的半导体元器件发光, 其相对稳定而耐用, 慢慢的, LED设备被应用于社会发展的方方面面。针对大功率的LED发光设备驱动电路进行介绍和研究。

关键词：LED (Light-Emitting Diode发光二极管) ,驱动 (prime mover) ,电路 (circuit)

参考文献

[1] (日) 安藤幸司.轻松图解LED——发光二极管的基础与应用[M].北京:机械工业出版社, 2013, 011:13-36.

[2]周志敏, 纪爱华.太阳能LED路灯设计与应用[M].北京:电子工程出版社, 2009, 0101:13-32.

LED日光灯管驱动电源解决方案 第5篇

核心提示：目前，LED应用于日常照明越来越普及，从户外照明到室内照明，目前，LED应用于日常照明越来越普及，从户外照明到室内照明，都能看到led照明产品的足迹，LED具有节能、环保、寿命长、易控制等特点，led日光灯管也因为其寿命长、节电等特点做为室内照明应用较为重要的成员。

开关电源作为LED日光灯管的重要组成部分，分为两种：隔离电源和非隔离电源。隔离电源是指输入端和输出端有变压器隔离，能把输入和输出隔离起来，安全性高。由于加入了隔离变压器，电源的效率会有所降低，通常大约在85%左右，而且变压器的体积也比较大，放进灯管内部空间就会显的比较紧张。

非隔离电源是指在输入端和输出端有直接的电连接，因此触摸输出部分有触电的危险。目前用得较多的是非隔离降压型电源，也就是把交流电整流以后得到直流高压，然后用Buck电路进行降压和恒流控制。

这种非隔离电源的特点为：电路简单、体积较小；通常效率在88-90%之间；可以输出高压支持上百个LED通过不同的串并联组成的灯串。然而这种非隔离电源也有局限性，因为非隔离的电源会把交流电源的高压引到输出部分，引发触电的危险。通常交流输入与灯管铝散热外壳之间靠印制板绝缘，虽然这个耐压可以做到2000V，但是还是很难通过CE等安全认证。综合比较，这两种电源各有优势，非隔离电源侧重于效率，减少了能源的损耗，而隔离电源重视安全，在效率等方面略逊于非隔离电源，因此不同的选择也是见仁见智。尽管采用隔离电源的方案可以简化散热和灯罩的设计，但是由于非隔离电源体积小、效率高、成本低、性价比高，所以人们还是更多地采用非隔离电源，宁愿在灯具的结构和灯壳上下功夫。拿T8 LED日光灯管来说，电源可以采用内置式和外置式。内置式的最大优点就是可以直接替换现有的荧光灯管，而无需做任何改动。内置式电源又可分为两种情况：

一是做成长条形电源板，放置在灯管的铝外壳内，由于电源和电源旁边的灯珠温度会很高，严重影响电源和灯珠的寿命，因此这里不着重考虑；二是做成两段电源，分成两块电路板分别放在灯管的两端灯头内，两段电源由于灯头空间狭窄，结构设计相对要复杂。基于以上方面的考虑，采用内置非隔离方式的两段电源方案对T8 LED日光灯管来说是一种比较理想的选择。目标是要实现以下参数和性能：输入电压范围85V-265Vac，功率因数>0.9，电源效率>90%，交流输入端与铝外壳之间的绝缘电压为3000Vac，能满足相关EMC标准要求，能够过CE和UL等认证要求。

朝祥光电LED日光灯电源制造商

LED驱动电路 第6篇

关键词：LED驱动；跨导放大器；降压；恒流

近年来，白光LED光源以其长寿命、高亮度、低功耗等诸多优点，迅速的占领了广场、办公、路灯、医疗等各个领域的照明市场。 LED光源就是半导体发光材料技术高速发展及绿色照明逐渐深入人心的产物。

半导体发光材料的光强度与通过它的电流呈线性关系，传统的LED驱动是用恒压驱动的方式，由于流过半导体的电流与加在上面的电压呈指数关系，所以即便是恒压驱动，当负载由于温度或者其他原因变化的时候，其上面的电流变动很大，严重的影响LED的发光亮度。

现行市场上流行的LED恒流驱动是通过上面改进而来，是由一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路的LED供电，如果其中一路LED故障，并不会影响其他路LED的工作，但是成本很高。还有就是恒流LED串联应用电路，但是如果其中某个LED故障，就会影响整个电路的工作。

本文设计的这种LED驱动电路，是工作在恒流驱动模式下的，此路的恒流电流可以驱动一个LED串联电路，多个驱动电路并联，就可以灵活的组成各种LED串并联电路，而且流过LED的电流可以通过外部采样电阻来调节，实现每一路电流都不相同的应用。

1 基于OTA的恒流电路原理分析

1.1 整体电路架构

恒流电路芯片内部由误差放大模块和PWM产生模块组成，外部是一个BUCK型的恒流驱动电路，如图1所示。

误差放大模块将Rs上的采样电压VSEN反馈回芯片内部，误差放大器将VSEN电压与基准电压作比较，产生误差电压值VERR。误差电压值VERR和锯齿波进行比较，产生了能够控制外部MOS管的PWM波形。外部电路是一个BUCK型的恒流电路，在GATE端的PWM波控制开关管的开启关闭，在VIN端和NET0端之间的负载上产生电流。因为最终的VSEN采样均值被误差放大器稳定在VREF处，且开关管导通时LED上流过的电流与采样电阻电流相同，所以负载上的电流均值是恒定的。

1.2 误差放大模块

误差放大模块是将外部的采样电压VSEN转换为误差信号的电路，由采样电路、误差放大电路和缓冲输出电路组成，如图2所示。

MN1和MN2为两个n管，组成了一个采样电路。在PWM输出端GATE为高电平时，采样电压VSEN有效，MN2导通，MN1截止，VSEN端的电压传输到误差放大电路中；当GATE为低电平时，采样的电压无效，MN2截止，MN1导通，将基准电压VREF传输到了误差放大电路中，使误差放大器的正负输入端电压相等，输入差模信号为0。

整体电路中的X1是一种单端输出的跨导型放大器。第一级差分输入端P390和P391完成了电压信号到电流信号的转换；第二级N381是一个共栅极的放大组态，其漏端对源端的电流增益为1。计算P390的跨导的公式如下：

X1输出的电流为：

Ie=Gm(amp)×(VREF-VSEN)

当采样电压VSEN小于基准电压值VREF时，跨导放大器电流输出为正，对电容C1充电，使得X1的输出端电压升高；当采样电压VSEN大于基准电压值时，跨导放大器电流输出为负，电容C1对跨导放大器放电，使得X1的输出端电压降低。

X2为缓冲输出电路，由一个两级的差分运放构成，运放开环时，低频增益为45dB，-3dB带宽为3.5kHz。因为运放的带宽较小，所以能够有效滤除误差电压信号上叠加的高频分量，保证了误差信号的直流特性。将此运放连接为单位增益的方式，构成电压跟随电路，保证了误差电压信号对后级电路的驱动能力，也将X1输出的误差电压信号与后级电路隔离开，不受后级电路的高频耦合影响。

1.3 PWM波形产生模块

PWM模块是将误差信号与基准电压做比较，输出PWM波形，驱动外部开关管。

X3是一个比较器，将峰值为1V震荡锯齿波VSLOPE与0~1V之间的误差信号直流电平VERR做比较，产生占空比与误差信号直流电平VERR成正比的PWM方波，此方波信号经过一个或非门X4和一个RS触发器X5，或非门和RS触发器的另一端输入为震荡频率的方波信号，保证此PWM方波与震荡频率同步。X6为一个由4级大宽长比的反相器构成的驱动缓冲电路，其中每一级的反相器宽长比都比前一级大一倍。驱动缓冲电路将PWM方波信号驱动能力增强，才能保证外部开关管有效的导通和截止，使外部电路正常工作。

1.4 外部应用电路

外部应用电路是一个BUCK型的PWM控制的恒流电路。VIN是外部电压，MOSFET是开关管，D1是肖特基二极管，L1是储能电感，C2为滤波电容，电阻Rs是采样电阻，VSEN是采样电压反馈，GATE是PWM输出，负载LED接在VIN和NET0之间。

当GATE为高电平时，MOSFET开关管开启，VIN电压加在负载LED上，电流从VIN到NET0，经过L1和MOSFET以及采样电阻Rs，D1反偏不导通，同时VIN为电容C2充电；当GATE为低电平时，MOSFET管关闭，从MOSFET的漏极到地没有电流通路，而且电感上的电流不能突变，还是从NET0到NET1的电流，此时电感左边的节点NET1电压瞬间升高，高于VIN+VD，其中VD为肖特基二极管的正向压降，肖特基二极管导通，电流从电感的右边节点NET0到左边NET1，然后顺着二极管的正向开启方向，流入负载LED中，同时C2为负载放电，保持电流稳定，如果电感L1和电容C2中的储存能量消耗完之前，GATE变为高电平的话，VIN又能对电感冲入能量，维持连续的工作模式，如果电感L1和电容C2中的储存能量消耗完，但是MOSFET还没有开启的话，二极管关断，LED上没有电流通路，此时就工作在了不连续模式。

2 电路仿真

本文设计的电路采用CSMC 0.5μm的标准CMOS工艺库，利用HSPICE软件进行仿真验证(见图3)。

2.1 跨导放大器仿真

将跨导放大器的输出端连接一个电容负载，尾电流为9μA，负输入端接0.25V直流电平，正输入端加入一个正弦波，其直流偏置为0.25V，峰峰值为0.05V，频率为1MHz的交流小信号，观察各节点电压电流。

由图可以看出，在正端电压比负端电压大0.05V的时候，输出到负载的电流为3.5μA。根据此仿真结果，3.5μA/0.05V=70μs，与计算得到的跨导结果一致。

2.2 全电路仿真

将误差放大器模块、PWM波形产生模块，以及外部应用电路连接在一起，构成一个闭合的反馈环路(见图4)。整体电路中，加入控制信号和基准电压250mV，观察负载电流和采样电压与GATE占空比的关系。

由仿真结果可得，GATE端的占空比为48%，流过LED的等效电流为247mA。等效电流基本上等于基准电压除以采样电阻，电流精度高，稳定性好。

3 结束语

本文设计的LED驱动电路是基于OTA的BUCK型恒流驱动电路。误差放大模块对采样电压与基准电压差进行放大，输出的误差电压信号控制外部开关管的PWM的占空比，最后由外部应用电路实现LED的恒流功能，并将采样电

压反馈回芯片内部。本文电路基于CSMC 0.5μm的工艺库做了仿真，结果显示本电路能够稳定LED上面的电流，可以满足对电流稳定度要求较高的LED驱动。而且本文设计的驱动电路，电路实现性好，可以多个支路并联应用，增加电路灵活性，适合家庭及办公场所照明应用。

参考文献

[1] 葛海波，刘鸿雁，王海潼，郑燕，来新泉. 串联稳压器基准误差放大电路的设计[J]. 电子科大学报，2007，2(36): 53-56.

[2] 刘斌，王慧. 用于LED驱动器的改进型CMOS误差放大器的设计[J]. 电子元器件应用，2009，6(11): 47-50.

[3] 王松林，洪益文，来新泉，吕亚兰. 一种新颖的具有带隙结构的误差放大器设计[J]. 电子器件，2008，6(31): 838-844.

[4] 潘文捷，葛康康，何乐年. 高压、高效率白光LED驱动电路的研究与设计[J]. 电子器件，2008，12(31): 1989-1906.

高效率LED驱动电路的设计 第7篇

在能源和环境问题日趋严重的今天, 以高效、节能、环保以及长寿命为主要特点的大功率照明LED获得了人们的重视。随着其性能的提高以及生产成本的下降, 大功率照明LED将逐步取代白炽灯和荧光灯, 引发人类照明史上又一次革命。与此同时, 大功率照明LED驱动集成电路的开发也由于大功率LED应用的逐渐普及得到了长足的发展。本设计是一个开关电源式恒流驱动电路, 是基于美国Power Integrations公司推出的第二代增强型高效小功率隔离式开关电源集成电路TinySwitch-Ⅱ系列的TNY268来设计的。

1 电路总体结构及设计

1.1 电路原理框图

1.2 电路原理图

1.3 主要工作流程

输入的市电 (AC～220 V) 经过AC-DC整流滤波电路, 接入电源隔离变压器, 单片开关电源芯片TNY268P, 变压器的次级输出电压经过输出整流滤波电路。D7、Q1为开路保护电路[1]。

TNY268P与电源隔离变压器以及C5构成开关电源电路部分, 电源隔离变压器次级输出经过D6整流, C6、L3滤波, 向负载提供直流电压。开关恒流电源是输出电流取样, 通过电流负反馈, 稳定输出电流。即流经负载的电流经过R5、R6产生电流负反馈经过光耦PC817调节TNY268P的功率输出以达到恒流的目的。

1.4 部分电路及元器件说明

1.4.1 单片电源电路

TNY268P是把控制IC和功率MOSFET集成在一起的功率IC, 它有四个功能引脚:漏极 (D) 、源极 (S) 、旁路 (BP) 、使能 (EN) , 如图3所示。

TNY268P是Tiny Switch-Ⅱ系列里的一种, 是美国Power Integrations公司继TinySwitch之后, 最新推出的第二代增强型高效小功率隔离式开关电源用集成电路。用TNY268P构成电源系统时, 成本比分立元件PWM和其他集成/混合式电源方案低、体积小、效率和可靠性高, 特别适合于要求低成本、高效率的应用场合[2]。

图4为TNY268P的功能框图, 其典型应用电路如图5所示。

1.4.2 电压反馈电路

D7、R7和Q7构成了过压保护电路。

2 安装

经过设置电路板层, 然后调入电路图的网络表, 元件的放置顺序, 布线和制版等就得到相应的单面板。

3 调试

在制作单面板完成后, 就要进行调试了, 先用万用表, 检测各部分是否焊接的恰当, 是不是还有虚焊的地方, 如有就要重新焊接此处, 如一切正常, 把电路接好通电, 再进行进一步的调试。

在调试本电路的过程中, 曾经历多次失败, 并且找不出原因。故障表现是:输出电流不稳;开关振荡也不稳。检查电路元件参数又与原理电路图相符, 当时首先怀疑TNY268P质量有问题, 换了一块新的, 故障依旧。后将电路元件参数作大范围的改变再试, 也未见好的效果。正当寸步难行时, 突然想到故障不在原理上, 可能就在接线工艺上:是否控制地与电源地没有严格分开 (混用) , 导致电源大电流通过公共地线所形成的压降对控制端产生了干扰。随后便按以下规范去做:

(1) 在试验接线及制作印制电路板时, 控制地与电源地必须严格分开, 不能混用。

(2) 控制极旁路支路C4应尽可能靠近BP、S极连接。

再一试, 全部故障现象消失, 难题迎刃而解, 试验获得成功。

4 结束语

造成LED灯使用中存在严重的安全隐患的原因是现用的开路过电压保护方案有缺陷, 它仅考虑了恒流驱动器自身安全需要, 将开路电压限制在略高于最高工作电压之上。而对LED灯在此条件下, 接上去, 输出电容C6的放电是否会对LED灯造成伤害, 全然没有顾及。理想的方案应该是对驱动器和对LED都是安全的:开路发生后, 当输出电压上升到过电压设定值时, 控制电路应马上动作, 将输出电压扑灭至接近于零, C6储能很少。此方案正在探索研究中。

摘要：恒流驱动是最佳的LED驱动方式, 设计采用了市电220 V给LED灯供电的开关电源式恒流源, 解决了降压、整流、变换效率高、较小的体积、较低的成本、还有安全隔离等一系列问题。经过实物电路的调试, 设计基本上能实现上述要求, 验证了设计方案的可行性。

关键词：功率级LED,LED恒流驱动,开关电源

参考文献

[1]邱关源.电路[M].第4版.北京:高等教育出版社, 1999.

一种辐射定标光源LED驱动电路 第8篇

能往一个方向导通(通电),叫作正向偏置(正向偏压),当电流流过时,电子与空穴在其内复合而发出单色光,这叫电致发光效应,半导体发光二极管简称为LED。由含镓、砷、磷、氮等的化合物制成的二极管。当电子与空穴复合时能辐射出可见光。LED只而光线的波长、颜色跟其所采用的半导体材料种类与掺入的元素杂质有关。具有效率高、寿命长、不易破损、开关速度高、高可靠性等传统光源不及的优点。白光LED的发光效率,在近几年来已经有明显的提升,应用领域越来越广泛。

在空间卫星应用领域,LED作为辐射定标光源非常广泛。LED拥有寿命长、稳定性高、功耗低、发光效率高、体积小、抗冲击抗振动性强等诸多优点,使其十分适合在苛刻的空间环境中使用。

辐射定标光源作为辐射量已知,辐射输出稳定的标准光源应用。对于长期在轨工作的光学仪器来说,保证仪器稳定是首要任务,所以必须定期对仪器的响应度进行校正,才能完成空间探测任务。将LED用做星上辐射定标光源,根据卫星应用的实际需要,必须在外太空真空环境下工作数月甚至数年的时间。

2 LED基本特性

星上辐射定标光源要求具有足够的光能、较高的色温、稳定的光谱和辐射输出;由于星上辐射定标光源是卫星有效载荷的一部分,卫星有效载荷工作在高真空的外层空间,环境条件极为苛刻,LED作为星上辐射定标光源除了能够适应一般条件外还要能够在空间环境中正常、稳定地工作。除了要求LED光源的机械稳定性、光学稳定性和电学稳定性外,对于其寿命、体积、能耗、灵敏度和辐射强度等都要有严格的要求。

LED作为辐射定标光源,连续工作时间比较短暂,对其长时间工作稳定性要求不高。但是,必须保证每次工作发出的光强稳定性,这决定着仪器是否能精确完成空间探测任务。LED相对发光强度如图1所示。相对发光强度与LED驱动电流近似为线性关LED1LED系。而且,LED相对发光强度也受环境温度影响比较大。作为星上辐射定标光源的LED在必要的时候可以通过调整工作电流来LEDLED改变辐射定标光源的光强输出;通过调整电流还可以实现多个能量等级的辐射标定。;

图2所示为LED相对发光强度和环境温度的关系。随着LED自身发热程度和环境温度的变化,光源强度也会发生改变。

对于同批次的LED光源,个体之间的离散性也是需要考虑的因素。当LED驱动电流发生变化时,发光强度变化量ΔL/I为1.7%~4.6%/m A。当温度发生变化时,发光强度变化量ΔL/T为-1.5%~-0.3%/K;开合稳定性重复性0.3%;开启后存在10min左右的衰减,衰减量为1%。

3 LED驱动电路分析

由于LED发光强度与LED驱动电流密切相关,LED发光强度稳定性与LED驱动电流的精确性和稳定性都有关联,所以对LED驱动电路提出了较高要求。LED驱动电路如图3所示。电路采用压控恒流源形式,线性度好,电流输出变化平滑,并且不受LED内阻变化影响。

运算放大器U21根据取样电阻R22和R23的电压值负反馈,进行动态调整场效应管Q21的GS间电压。当LED灯串联回路中受到干扰,或者LED内阻微小发生变化时,假设LED电流变大,此时取样电阻的反馈电压也随之变大,运算放大器输出电压进行调LEDLED整,G端电压变小,GS间电压变小,场效应管电流变小,从而保证LED电流恢复到恒定值。场效应管等效为受运算放大器调整的可GGSLED变电阻,对串联回路进行电流调整。

输出电流的稳定性主要取决于基准电压的稳定性和取样电阻的稳定性,AD586TQ基准电压长期稳定性为15ppm/1000h,取样电阻选用金属膜电阻,输出电流的稳定性远远满足0.1%/h。

电路受环境温度变化影响分析:AD586TQ基准电压芯片,温度系数小于10ppm/℃,取样电阻温度系数小于±100ppm/℃,当环境温度变化为10℃时,输出电流最大偏差至20.02m A,小于0.1%。当环境温度变化大于10℃以上时,若进一步提高输出电流稳定性,使其保证在0.1%以内,则需要选择温度系数更小的电阻,比如±25ppm/℃。但LED灯光强的稳定性不仅仅取决于LED电流,还与自身性能有关,从图2中可以看到LED发光强度与环境温度变化的关系曲线,当环境环境温度变化过大的时候,即使电流不发生任何改变,LED发光强度也会有所变化。所以当环境温度大于10/℃的时候,继续保证电流稳定度小于0.1%意义不大。若随环境温度变化,LED发光强度发生变化的程度不可接受,可采用电流补偿的方法进行弥补。

输出电流初始精度分析:AD586TQ基准电压芯片初始精度±0.05%,取样电阻由100欧姆和150欧姆构成,初始精度为±0.1%,输出电流初始值最差情况为20.03m A,可通过选取100欧姆和150欧姆电阻进行调整,完全可以保证输出电流0.1%精度。

4结论

实验证明,影响辐射定标光源LED发光强度的因素很多,最主要的因素就是工作电流和环境温度。该驱动电路的精度和稳定性完全满足空间仪器辐射定标需要。如果辐射定标时间持续较长,必须要考虑LED所处的环境温度影响,可以增加温度补偿措施。

摘要：为了在轨定标空间光学仪器,需要获得具有稳定发光强度的辐射定标光源LED。该文分析了辐射定标光源LED自身特性以及影响因素,并且给出了LED驱动电路,详细阐述了电路参数与驱动电流的关系。最终,驱动电路满足输出电流精度0.1%的指标要求。

LED驱动电路 第9篇

1 74HC595的说明

7 4 H C 5 9 5内含8位串入/并出移位寄存器和8位三态输出锁存器。存器和锁存器分别有各自的时钟输入 (SH_C P和S T_C P) , 都是上升沿有效。当S H_C P从低到高电平跳变时, 串行输入数据 (S D A) 移入寄存器;当S T_C P从低到高电平跳变时, 寄存器的数据置入锁存器, 清除端 (C L R) 的低电平只对寄存器复位 (Q S为低电平) , 而对锁存器无影响。当输出允许控制 (E N) 为高电平时, 并行输出 (Q 0~Q 7) 为高阻态, 而串行输出 (Q S) 不受影响。

7 4 H C 5 9 5最多需要5根控制线, 即D S、S H_C P、S T_C P、M R和O E。其中M R可以直接接到高电平, 用软件来实现寄存器清零;如果不需要软件改变亮度, OE可以直接接到低电平, 而用硬件来改变亮度。把其余三根线和单片机的I/O口相接, 即可实现对LED的控制。数据从SDA口送入74HC595, 在每个SH_CP的上升沿, S D A口上的数据移入寄存器, 在S H_C P的第9个上升沿, 数据开始从Q移出。如果把第一个74HC595的Q和第二个7 4 H C 5 9 5的S D A相接, 数据即移入第二个7 4 H C 5 9 5中, 照此一个一个接下去, 可接任意多个。数据全部送完后, 给ST_CP一个上升沿, 寄存器中的数据即置入锁存器。此时如果EN为低电平, 数据即从并口Q 0~Q 7输出, 把Q 0~Q 7与L E D的8段相接, LED就可以实现显示了。要想软件改变LED的亮度, 只需改变OE的占空比就行了。

2 软硬件设计

2.1 硬件电路

74HC595与AT89C2052单片机的接口P 1口的P 1.0、P 1.1、P 1.2分别接到D S, SH_CP和ST_CP脚, 用来控制LED的显示。LED的亮度用R1~R3的阻值来决定。

2.2 软件流程图及程序代码

3 结语

高压LED恒流驱动电路研究与设计 第10篇

1 高压LED恒流驱动芯片发展现状

高压LED恒流驱动IC在整个电路的施工设计过程中的关键性都使得国内厂商在此领域热情高涨。生产厂家为了自身的LED光源质量的提高, 对驱动芯片的研发都投入了巨大的资金。跟国外产品比起来, 从产品的特性、造型等方面依然有一定的差距。这也是受制于LED驱动芯片研发周期长的性质所决定的。随着国内厂家研发过程的持续, 这些产品陆续投入到实际生产中, 高质量的LED高压电路驱动芯片会不断研发出来。

高压LED电路在工作的过程中, 其成本及能耗很大程度上取决于其驱动IC的质量及特性。驱动IC的研发对降低LED光源的成本有着非常现实的意义。驱动IC在工作过程中主要承受40V电压, 这就必须将平常电压220V转换成驱动IC能承受及工作的电压, 这就无形中提高了驱动IC的使用成本。在这一研发过程中, 驱动芯片当中的电压转换器及稳定器的研发设计都是关键中的关键。驱动芯片在工作过程中, 其耐压性如何都决定了LED光源的质量, 也从一定程度上决定了驱动电路的成功与否。

国外许多值得借鉴的经验教训非常值得我们学习, 这对驱动芯片的研发设计是非常重要的一环。随着LED光源应用越来越广泛, LED电路驱动IC的研发还将进一步深入, 这对建设节约型能源的社会需求是一致的。

2 高压LED恒流驱动电路的设计方案

高压LED恒流电路设计的过程中, 对工作电压的要求相对较高。一般来讲, 需要将控制电压稳定在3.6V, 这样才能稳定的控制高压LED电路的正常运转。在这一过程中, 常用的电池供电都达不到持久的将电压稳定在这一范围, 这就对恒压电路的研发设计提出了挑战。LED光源的稳定性取决于电路设计的质量高低, 在此, 稳定的控制电压决定了电路工作的稳定性。对于LED光源来讲, 驱动电路设计方案必须符合LED光源的大致需求, 并且要对其稳定性、耐压性进行严格的检测, 经过长时间的工作数据及大量案例分析, 设计出理想的工作电路。

对于LED光源的控制来讲, 电路设计方案的产生都会面临极大的挑战, 电路设计是采用串联还是并联都或多或少的对电路的工作的稳定性有影响。LED光源的型号、规模的多样性, 使得驱动电路设计方案的不同。在实际设计过程中, 还要对多种方案进行必要的工作测试, 这样才能应用到实际的LED光源当中。

LED驱动电路结构通常为三类, 下面对这几种结构进行简单说明。

2.1 线性结构

线性结构 (LDO结构) 的基本构件包括:调整管、稳压电源、比例电阻、误差测算器。这种结构往往涉及简单、易操作。并且这种结构构件成本较低, 非常受市场的欢迎。但是这样的结构也有明显的缺陷。线性结构由于电路设计的特殊性只能对增压有着明显的效果, 反之对降低电压明显不足。在输出电压的过程中, 当电压升高时, 调整管中电压电流会明显减小, 从而降低电压输出, 这就在一定程度上达到了稳压的目的。

2.2 电容式开关结构

电容式开关结构是以元器件电容为结构基础的一种电路结构, 这也决定了该结构具有体积小、高效能的特点。在电路的实际工作过程中, 该结构能适应多种LED电路的结构布置。这提高了LED光源的应用市场, 使得LED光源的低耗能特性得到应用推广。输入电压往往对于电路来讲具有明显的不确定性, 也就是说电压的不稳定性对于电容式开关结构来讲是种考验, 如何在电路导通的时候, 对电压的稳定性起到关键性的支持作用, 决定了该设计结构的成功与否。

2.3 电感式开关结构

这一部分可通过3 种结构来实现, 分别为升压、降压和反转型的, 不管是哪种类型的, 均是为了保证电流的灵活控制和电路输出端的及时保护。尤其对于反转型的电感式开关结构来说, 需要加入一定的反馈作用机制, 促成电路反馈环形结构的实现, 在电压调整过程发挥稳定作用。

3 高压LED恒流驱动电路的验证分析

通过笔者对上文中LED恒流驱动电路的设计方案进一步分析, 并对电路中所用的芯片HV9911 进行研究可知, 整体的横流电路可以分为以下几个部分, 比如线性稳压器、上电复位、DC一DC电路、过爪保护等具体作用模块。为了保证横流电路设计的科学有效, 还进行了一定的验证分析。

可以说这整个电路部分的作用机理中最为重要的就是内部的线性稳压器模块, 这一部分通过对系统外部的高电压进行一定的恒压处理, 使之能够稳定在8.IV左右, 当然这样一个数值仍然与我们所用芯片的具体性能参数存在着些许出入, 不过已经可以稳定地为芯片提供电量需要, 当然为了进一步实现其横流高压功能, 还设计了斜坡补偿电路, 这部分在进行功能验证时发挥重要作用。另外的电压是基准电压模块所产生的, 能够分去1.27V的压力;而功耗最小的就是上电复位电路, 在整个电路没有耗电之前, 这部分电路也处于完全无压力状态, 不需要开启。

进一步的仿真结果也充分说明了本电路可以实现对系统的恒流驱动以及各种调光、保护功能, 当然还能显示出一定的电流控制效果。除了实现芯片对电压的需求外, 电路整体性能也达到了预设方案的效果, 证明本研究的可行性和科学性。

摘要：本文从高压LED恒流驱动电路设计的必要性分析出发, 进行了高压LED恒流驱动电路设计方案的解释说明, 并通过各模块的功能测试进行了具体的验证, 说明所设计电路的可行性和科学性。

关键词：LED,恒流驱动,高压

参考文献

[1]周志敏, 周纪海, 纪爱华等.LED驱动电路设计与应用[M].北京:人民邮电出版社, 2006.

[2]朱正涌著.半导体集成电路[M].北京:清华大学出版社, 2001.

LED驱动电路 第11篇

关键词：LED驱动电源；CE认证；检测

中图分类号：TM910.2文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2012) 01-0000-02

LED Driver Power Supply Test and Had CE Certification Resolution

Kang Yan

(Fujian Metrology Institute,Fuzhou350003,China)

Abstract:The analysis of the LED driver power supply should have several features,as well as CE certification

Keywords:LED driver power supply;CE certification;Detection

CE标志是一种安全认证标志，被视为制造商打开并进入欧洲市场的护照。

CE是法文“Conformite Europeene”的缩写，意为“符合欧洲（标准）”。“CE Marking”，即CE标志，于1993年签署的欧盟产品指令98/68/EEC中被正式提出，CE标志成为欧盟国家统一的强制性产品认证标志。换言之，没有CE标志，就不能进入欧盟市场。产品上施加CE标志，意味着其制造商宣告：该产品符合欧洲的健康、安全、环保和消费者保护等相关法律所规定的基本要求。

CE标志的意义在于：用CE缩略词为符号表示加贴CE标志的产品符合有关欧洲指令规定的主要要求（Essential Requirements），并用以证实该产品已通过相应的合格评定程序或制造商对产品符合相关欧洲指令的自我声明。对于那些高危险性的设备或那些没有欧洲标准的产品，必须要有公告机构（Notify Body）的评估意见来作为制造商进行自我符合性声明和标贴CE标志的基础。

近几年LED作为新型节能光源在全球和中国都赢得得了很高的投资热情和极大关注，并由户外向室内照明应用市场渗透，中国也涌现出大大小小上万家LED照明企业。让LED照明大放异彩的最主要原因正是其宣扬的具有节能、环保、长寿命、易控制、免维护等特点。

然而颇具讽刺意味的是，我们常常听闻由于LED驱动电源本身的寿命直接拖累LED照明灯具变得并不“长寿”，极大地增加了维护使用成本；或者驱动电源的效率不高导致LED照明灯具的能效转换比并不是想象中那么高，或者由于输出电流纹波没有得到很好的控制影响了发光品质，使得LED照明的绿色节能优势大打折扣，甚至影响了市场普及。因此，LED产业链的完善和成熟，驱动电源也是其中重要的一环。但现状是LED驱动电源的设计和品质局限却日益成为LED产业发展的“后腿”，因此电源模块厂商、灯具制造商都越来越重视采用先进的测试测量技术和方案。

LED驱动电源的可靠性和能效是测试关键。那么，真正高品质的LED驱动电源应该具备什么样的特点或者说应该满足那些要求才能通过CE认证要求呢？本文总结出以下主要的几个方面：

1.高可靠性和寿命：驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配，特别对像LED路灯的驱动电源，因为装在高空，维修不方便，维修的花费也大；

2.高效率：对于电源安装在LED灯具内的结构，这一点尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降，所以LED的散热非常重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了灯具的温升，对延缓LED的光衰有利。

3.高功率因数：随着社会对供电质量的要求不断提高，人们越来越关注用电设备带来的电能质量和谐波问题。如欧盟已经发布标准，规定功率大于25W的电源设备必须具备功率因数校正电路。而其他很多国家对于30~40W的LED驱动电源，据说不久也将可能会对功率因数方面有一定的指标要求。

4.恒流驱动：现在通行的有两种：一种是一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路LED供电。这种方式组合灵活，一路LED故障，不影响其他LED的工作，但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电，LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点，但灵活性差，还要解决某个LED故障不影响其他LED运行的问题。

5.PWM分析和输出纹波测量助力进军高端市场。真正节能的家用LED照明产品最终是要具有调光功能的，目前也是欧美等高端市场的需求，今后在其他国家和市场也会逐步普及。LED调光的最新技术是PWM，通过产生不同脉宽的PWM信号，控制功率器件的开启和关断的比例，从而达到调节输出光通量的目的。相比于其他调光方式，PWM调光不改变LED流过的电流大小，灯具不会出现偏色，也避免了电阻调光带来的能量损失，保持了LED照明的高效率。

适当的输出纹波：纹波是加在直流输出电压上的交流电压，也是LED电源测试中的一个重要测量参数。纹波电流越大，电源成本就越低，但光输出会因此受到影响，而且会提高LED结温进而影响LED性能，甚至严重降低LED的使用寿命（经验显示，结温每升高10℃使用寿命就缩短一半）。因此准确地测量纹波就显得十分重要。输出纹波会影响LED的光输出效果。但减小纹波需要使用更高品质和容量的电容。为提高电源整体的使用寿命，设计师往往倾向于采用无电容方案。工程师必须在输出纹波指标上确定折中方案。

6.浪涌保护：LED抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。有些LED灯装在户外，由于电网负载的启甩和雷击的感应，从电网系统会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入，保护LED不被损坏的能力。LED灯的驱动电源受安装环境条件的影响，很容易受到电磁干扰，特别是雷击干扰。为此，驱动电源在设计一阶段就要考虑这个问题，并且要达到一定的标准。例如，防雷要求要达到D级，线线之间电压承受±6kV，线地之间±6kV，在产品试验过程中，直流输出范围与正常服务条件一致：DC输出电压的波动应在±10%以内；在试验过程中或试验结束后，驱动电源运行时一不应有报警、错误报警等等。

7.保护功能：电源除了常规的保护功能外，最好在恒流输出中增加LED温度负反馈，防止LED温度过高，要符合安规和电磁兼容的要求。将固定电阻换成随温度变化的电路，即可实现对LED电流的温度管理。在感测温度，元件电阻可达4.7KΩ，且容许误差值为±5℃（标准系列）或±3℃（容许误差值精确系列）。像所有半导体一样，LED的最高容许结点温度不能超过，以免导致过早老化或者完全失效。如果结点温度要保持在临界值以下，那么外界温度升高时，最高容许正向电流则必须下降。不过，如果运用散热器，在特定的外界温度时正向电流可以增加。

8.防护方面：对灯具外安装型结构，电源结构要防水、防潮，外壳要耐晒。散热是确保电子屏长期稳定工作的重要设计项目。散热，即把屏内因工作产生的热量及时带走，以保持屏内空气温度与器件工作温度处于正常的要求范围。同时它能有效地解决屏内防尘、防湿与防腐等问题。

综观LED数码管的防护措施，基本上都是在两端堵头上进行外部防护，从数码管的工作环境上分析，根据使用区域的不同，数码管要能承受高温、严寒、日晒、雨淋、干燥等各种恶劣环境因素的考验，管内线路板的防护才是解决问题之根本，常规的只是对外部进水进行防护的措施根本无法达到数码管的真正防护目的，无法遏制数码管居高不下的年损坏率。

要使LED数码管的年损坏率下降，仅仅外壳防护是不够的，必须要对管内线路板进行有效防护，确立的“双重防护”方案，经大量户外苛刻的试验，测试结果表明：进行线路板“特殊防护”和外壳“硅胶防护”的“双重防护”下，护栏管无论在何种恶劣气候环境下，其损坏率仅是电子元件的早期失效率，在原材料进行有效控制的情况下，护栏管的年损坏率完全可以控制在1%以内，从而，大大节约了高损坏率带来的巨大浪费。

9.出口欧盟国家需要通过包括安全认证测试（LVD）和电磁兼容性认证测试（EMC）。在欧盟CE认证指令89/336/EEC中，规定了家电的电磁兼容性（EMC：Electromagnetic Compatibility Directive）要求：设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境的任何事物构成影响或不能承受的电磁干扰的能力。电磁兼容性要求包含两个方面：一是，电磁干扰（EMI：Electromagnetic Interference），对于电器设备运作时所产生的干扰，影响临近电子产品之正常功能。要求所产生的骚扰不妨碍其它电气装置、设备或系统的正常工作；二是，电磁耐受能力（EMS：Electromagnetic Susceptibility），电器设备运作时对外界环境所产生之干扰的忍受程度或抵抗能力，换言之是要求家电产品具有一定抗电磁干扰的能力，其性能不因外部电磁干扰而降低。

总的来说，要达到高品质的驱动电源设计标准，就需要进行全面的测试测量分析。真正高品质的LED驱动电源应该具备以上几个特点或者应该满足上述要求才能通过CE认证，只有达到这些项目的要求，才能让你的产品顺利的进军到欧美各个国家的高端市场。

因此，贴有“CE”标志的产品CE认证对企业来说有着重要的意义——是企业对消费者的一种承诺，能增加消费者对产品的信任程度，是进入欧盟市场的必备条件之一；增加客户的购买力，也是国外客户下定单的最基要求服从权力，为产品“买安全保险”的行为，确保产品安全性；提高产品的品质和提升企业的制造水平面，CE认证是很多欧洲客户的基本要求。

参考文献：

[1]方佩敏.LED的发展概况[J].今日电子,2006,8

[2]王大鹏,陈昌龙.新型白光LED驱动电路[J].现代显示,2006,6

夜间成像红外LED的驱动电路设计 第12篇

关键词：锂电池,开关电源,红外LED,驱动电路

夜视技术是借助于光电成像器件实现夜间观察的一种光电技术。它包括微光夜视和红外夜视两类,其中红外夜视技术分为主动红外夜视技术和被动红外夜视技术。针对红外夜视技术中的主动红外夜视技术,它是通过主动照射并利用目标反射红外光来实施观察的一种夜视技术,其关键之一是红外光源驱动电路的设计,如何设计一个高效的、锂电供电的、自动开启的、适合便携式设备的简单电路是本文解决的主要问题。

本文利用集成IC RS6513器件设计了锂电供电的、光电管控制夜间自动开启的红外LED驱动电路,叙述IC芯片原理,电路组成及特点与电路参数的确定。

1 驱动电路设计原理

本驱动电路的设计[1]的原理是利用锂电池供电后,通过光电二极管控制夜间自动开启红外LED驱动电路。该电路具有功耗低,效率高,红外发射功率大等特点,可以应用在武警部队夜间作战[2]和反恐作战军事装备上。

电路连接图如图1所示,主要由核心器件集成IC RSC513和3.7V锂电池、光电二极管与红外LED等构成。

2 集成IC RS6513芯片

2.1 芯片原理

集成IC RS6513是由Orister Corporation生产的一款PWM(脉宽调变)控制2A Step-Down转换器。它具有低纹波、高效率,出色的瞬态特性。

2.2 芯片特点

集成IC RS6513芯片的特点如下:

·输入电压:3.6V到18V。

·输出电压:0.8V到VCC。

·占空比:0%到100%。

·振荡频率:350KHz。

·软启动,电流限制,使能功能。

·热关断功能。

·内置SW内部MOSP沟道。

·SOP-8LPb-Free包装。

2.3 芯片功能

图2为集成IC RS6513芯片的内部结构。该芯片由Thermal shut down(热关断)、Oscillation Circuit(振荡回路)、Reference Voltage Source with Soft Start(带软启动的参考电压源)和PWM-Switched Control Circuit(脉宽调制开关控制回路)等部分构成。

热关断对RS6513电路起到过载保护功能;振荡回路为电路提供了振荡源;脉宽调制开关控制回路在电路中起到了完成电压的转换的功能。

该芯片具有以下几点功能。

1)PWM控制

RS6513通过DC/DC转换器,采用脉冲宽调制(PWM)系统。根据负载电流在RS6513的转换,脉冲宽度的变化范围从0升到100%。因为开关频率保持不变,纹波电压利用开关能很容易地通过一个过滤器除去。因此,这些转换器提供了低纹波电源广泛的输入电压和负载范围。

2)欠压分离

欠压分离的RS6513电路,保证了高边MOSFET驱动器输出保持在关闭状态时,芯片输入电压低于3.3V;恢复正常操作一次,使输出电压上升到超过3.5V。

3)RDS(ON)电流限制

从VCC电源连接到OCSET由外部电阻设置电流限制阈值。内部100u A的吸收电流穿过电阻器设置OCSET引脚电压。当PWM电压低于OCSET电压,过电流的条件被触发。

I LOAD×RDS(ON)=I OCSET×R OCSET

芯片引脚描述

集成IC RS6513芯片的引脚功能描述如下。

FB:反馈电压引脚,连接图1中电阻R3和电阻R4。

EN:输入电压端,高电平时,芯片用于正常运行(降压操作);低电平时,电路降压操作停止(所有电路停用)工作。

OCSET:电流偏置端子引脚。通过添加一个外部电阻设置最大输出电流。

VCC:IC电源端引脚,电源输入端。

Output:输出端。连接外部电感,能对纹波进行滤波和续流。

VSS:GND针接地。

3 驱动电路电路特点

本驱动电路具有效率高,红外发射功率大等特点。

1)驱动电路电源选择3.7V单节锂电池供电。其原因一是体积小,便于集成到便携式设备中;其二,单节锂电,便于充电,延长电池使用寿命,两节锂电池若串联供电,会发生放电速度快慢不同,两节电池难达到放电平衡,充电时,也很难达到平衡,这是锂电池很容易损坏的主要原因。所以,本电路采用单节锂电池供电。其三,锂电池具有以下几个优点:

(1)能量体积比较高。具有高的能量存储密度,目前已达到460-600Wh/kg,是铅酸电池的约6-7倍;

(2)使用寿命长,使用寿命可达到6年以上;

(3)额定电压高(单体工作电压为3.7V或3.2V),约等于3组镍镉或镍氢充电电池的串联电压,便于组成电池电源组;

(4)具备高功率承受力,其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30倍充放电的能力,便于高电流的启动加速;

(5)自放电率很低,这是该电池最突出的优越性之一,目前一般可做到1%/月以下,不到镍氢电池的1/20;

(6)高低温适应性强,可以在-20℃--60℃的环境下使用,经过工艺上的处理,可以在-45℃环境下使用;

(7)绿色环保,不论生产、使用和报废,都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。

2)采用总功率为3W的红外管[4],其最高工作电压为2V,电流可达到700mA。由于发光管在工作中会出现发热与散热的问题,尤其是大功率电路,光源发热量通常较大,所以必须要选用合适的散热器以保证良好的散热性能,才能保证电路的工作稳定可靠。红外管在设计上添加了铝基板,在铝基板基础上附加散热器,使其具备良好的散热性能,较好的解决了发热和散热这一问题。

3)电路采用了光电二极管作为环境光强探测器,便于夜间电路自动开启。光电二极管是在反向电压作用之下工作的。当有光照时,反向电流迅速增大到几十微安,形成光电电流。而当没有光照时,反向电流很小(一般小于0.1微安),形成暗电流,相当于开关断开。这种光控开关的电路,就能使红外管白天处于关闭状态,到夜间运作时,光电二极管可以自动开启红外LED,使电路自动工作。

4)电路采用了恒流式[6]驱动电路。因为LED是电流驱动器件,其发光强度和功率同驱动电流成正比,而不是电压。因此,为保证发光强度保持不变,本设计选择了恒流式的驱动电路。采用恒流式电路,具有以下几个特点:

(1)恒流驱动电路输出的电流是恒定的,而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化,负载阻值越小,输出电压就越低,负载阻值越大,输出电压也就越高。

(2)应注意驱动电路所使用的最大承受电压值,它限制了LED的使用数量。

4 参数选取及结果

通过实验证明,当电阻R1=100KΩ、R2=20KΩ、R3=1.8Ω、R4=11Ω时,测得其输出电流为590mA,(在额定700mA电流的范围内);此时电路输出电压为1.54V。

5 结束语

该电路具有功耗低,效率高,红外发射功率大等特点。基于集成IC RSA513芯片功耗低、效率高的特点,在提高电路工作效率方面起到关键作用,在实际应用中改变外围器件的参数可较为灵活得改变输出电流,拓展性强。

该驱动电路只采用了单个LED,实验证明,若电路采用多个LED[7],也能达到同样的效果。需注意在采用多个LED串联时,驱动电路也要采用恒流式驱动电路,才能得到理想的设计效果。

驱动电路设计中的光电二极管在电路很中起到了自动开关的作用。是电路白天处于关闭状态,夜间操作时进行自动开启。

电路应用于单兵作战的便携式隐蔽侦察设备和夜间观瞄装备[8]取得良好效果。电路采用3.7V单节锂电池和光电自动开关,减轻了装备重量,提高了单兵作战的效率。

参考文献

[1]GB/T10318-1988.夜视器件和存储管用Y20荧光粉[S].