電源應用于LED驅動器應用分析

LED是具有非線性電氣特性的設備。如果向LED施加低電壓，它將不會導通。通過增加電壓，可以達到一個閾值，在該閾值以上，該器件會通過發(fā)光并吸收大量電流而立即進入導通狀態(tài)。但是，如果進一步提高電壓，則LED會在短時間內過熱并燒毀。為了確保正確且持久的工作，LED必須在窄電壓范圍內工作，該電壓將傳導狀態(tài)與遮斷狀態(tài)分開（圖1）。

圖1：電源LED的工作電壓范圍（紅色）
問題在于工作電壓范圍不是恒定的。相反，LED會根據(jù)溫度甚至設備的使用年限而隨LED的不同而變化。電源LED的正向電壓（VF）可變性最高可達20％。因此，考慮到提供給LED的大約60％的能量以熱量的形式散發(fā)，熱管理是功率LED的重要因素。
為了解決與VF可變性相關的問題，可以用恒定電流而不是恒定電壓來驅動LED。驅動器電路自動調節(jié)輸出電壓，以在所有條件下保持恒定電流。該電路適用于單個LED和串聯(lián)的LED燈條，即使每個LED的VF不同，也可確保所有LED具有相同的亮度。由于LED不會過度驅動，因此電路可確保LED的最佳持續(xù)時間。并且，如果一個LED發(fā)生短路故障，其余的LED將繼續(xù)正常運行。
最簡單的恒流驅動器類型包括一個恒壓發(fā)生器，該發(fā)生器通過一個電阻為LED供電。該解決方案雖然經濟，但不能提供準確的電流調節(jié)，并且會散發(fā)大量熱量。此外，如果LED發(fā)生短路故障，則電阻會過載，并在短時間內燒毀。
另一個常見的恒流驅動器是線性電流調節(jié)器。調節(jié)器中的反饋電路將電流保持在非常窄的范圍內。多余的功率必須通過特殊的散熱器消散。由于高耗散，這些電路的效率不是很高。
最好的恒流驅動器是開關穩(wěn)壓器。這是一種更昂貴的解決方案，但是調節(jié)精度（高達±3％）和效率（高達96％）都與成本/性能相關。此外，DC / DC開關穩(wěn)壓器具有寬范圍的輸入和輸出電壓，從而允許連接具有不同長度的LED燈帶的不同組合，并支持寬范圍值內的LED調光。
LED燈條的連接
大多數(shù)恒流驅動器電路由降壓或降壓轉換器代表，其中最大輸出電壓低于輸入電壓，從而限制了可連接的LED數(shù)量。為了解決這個問題，我們可以使用升壓轉換器（輸出電壓高于輸入電壓）或使用兩個或多個并聯(lián)的LED燈條。
驅動LED的最簡單，最安全的方法是為每個LED驅動器使用一條帶。如果測試條中的任何一個LED未能斷路，則流過其他LED的電流將被中斷。如果任何LED發(fā)生短路故障，則流過其余LED的電流將保持不變。
通過將多個條連接到同一LED驅動器，可以驅動更多的LED，但是如果LED出現(xiàn)故障，則可能會出現(xiàn)問題。如果兩個條帶并聯(lián)，則在LED開路故障的情況下，驅動器提供的恒定電流會流過其余條帶的所有LED，從而迅速將它們燒壞。由于功率LED高度可靠，因此這種故障很少發(fā)生，因此將多個LED燈帶連接到同一驅動器電路仍然很普遍。但是，當將多個LED并聯(lián)連接時，包括一個電路（例如電流鏡）是有用的，該電路可以在開路或短路故障時通過平衡流過每個LED的電流來保護LED。細繩。
LED驅動器IC
英飛凌科技提供一系列DC / DC LED驅動器IC，支持150 mA至3 A的電流，適用于一般照明應用中的高功率和超高功率LED。對于降壓拓撲，ILD4000和ILD6000系列是最合適的。同時，ILD1150系列支持降壓/升壓，升壓和單端初級電感轉換器（SEPIC）配置。
德州儀器（TI）的LM3404和LM3404HV是單片式開關穩(wěn)壓器，旨在為大功率LED提供恒定電流。TI器件適用于汽車，工業(yè)和一般照明應用，包含一個高端N溝道MOSFET開關，其降壓降壓型穩(wěn)壓器的電流限制為1.5A。