LE电源及其基本驱动电路设计.doc

导读：随着白光LED的诞生及其迅速发展，LED开始进入普通照明阶段。LED是一种固 态冷光源,是继白炽灯、荧光灯和高强度放电灯(HID)之后出现的第四代电光源。现己 普遍应用于建筑物照明、街道照明、景观照明、标识牌、信号灯、以及住宅内的照明等领 域中。 LED供电的原始电源目前主要有三种：即低压电池、太阳能电池和交流市电电源。无 论是采用哪一种原始电源，都必须经过电源变换來满足LED的工作条件。这种电源变换电 路，一般来说就是指的LED驱动电路。在LED太阳能供电系统中，还需要蓄电池或超级 电容器，用以储存太阳能。在夜晚需要照明时，蓄电池或超级电界器再通过控制电路放电, 为LED驱动电路供电。 太阳能和风能与LED的结合，是LED应用的一大亮点，它将为第三世界的贫凼和边 远地区带來光明，让绿色照明的光辉照亮世界的每一个角落。 一、低压直流供电的LFD驱动电路 当输入电压高于LED电压时 当输入电压高于LED或LED串的电压降时，通常采用线性稳压器或开关型降压稳压 器。 线性稳压器 续性稳压器是一种DC-DC降压式变换器。LED驱动电路所采用的线性稳压器大都为 低压差稳压器(LQQ),其优点是不需要电感元件，所需元件数量少，不产生EMI，自身电 压降比较低。但是与幵关型稳压器相比，LDO的功率损粍还是较大，效率较低。LDO在驱 动350mA以上的大功率LED串时，往往需要加散热器。 开关型降压(buck)稳压器 基于单片专用IC的开关型降压稳压器需要一个电感元件。LT?多降压稳压器开叉频率 达1MHz以卜.，致使外部元件非常小，占据非常小的空间，效率达90°/。以上。但这种变 换器会产生开关噪声，存在EMI问题。图1所示是基于Zetex公司ZXSC300的3W LED降压型驱动电路。其中的RCS为电流传感皇里，D1为1A的尚特基二极管。在6V 的输入电压下，通过LED的电流达1.11 A.ZXSC300采用5引脚SOT23封装。 3.8 ? 3.8 ?6.2V 目前有很多降压变换器单片1C将开关MOSFET (Q1)和降压二极管(D1)也集成 在同一芯片上，使外部元件数量进一步减少。 当输入电压低于LED电压吋 当输入电压低于LED或LED串的总正向压降时，LED需要升压型驱动电路。升压型 变换器主要有以下两种类型。 (1)电感升压变换器 在手机背光照明中，常使用电感升压型LED驱动电路。开关型电感升压变换器被用作 驱动一个或多个LED组成的LED串，通过每个LED的电流相等。如果LED串中有一个 LED幵路，其他LED将会熄灭。图2所示为电感升压型LED驱动电路，LED串由8只 日亚化工公司的NSPW500BS型白光LED组成，在4V的输入电压下，通过每个LED 的电流约为25mA. Vln=3.5-4V O—L168^VccVdrivcStunGnd Vln=3.5-4V O— L1 68^ Vcc Vdrivc Stun Gnd Isense LED! 25mA LEM 目前绝大多数升压稳压器IC，都将开关管集成在芯片中，有的还集成了肖特基二极管。 （2）开关电容（电荷泵）升压变换器 开关电容升压转换器亦即电荷泵。电荷泵专用1C內賈切换幵关，外接1个或两个1 nF的充放电电容。电荷泵工作模式有1X、1.5X和2X,近儿年又出现了 1.33X （4/3 倍）和4X模式。在输出电压接近输入电压时，电荷泵不需要升压，即在1X模式工作。 当需要升压时，则切换到1.5X或其他工作模式。电荷泵电路可以驱动LED阵列，也可 只驱动1个LED.阁3所示为基于MAXI570的电荷泵驱动5个白光LED的电路。 MAX1570采用4mmX4mm的16引脚QFN封装，最大厚度为0.8mm.MAX1570输 入电压范围为2.7V?5.5V，在1MHz的同定频率和在1X及1.5X模式高效工作，为 LED提供30mA的恒流,LED电流匹配精度达0.3%，并H LED电流可由单个电阻RsEr 设置。可通过数字输入或PWM来控制LED亮度，在关闭状态仅消耗0.1 u A的电流。 当输入电压既可能商于也可能低于LED电压时 在输入电压既可能高于，也可能低于LED或LED串的总电压降时，就必须使用降压/ 升压变换器。基于LT°C3783的降压/升压型变换器驱动8只1.5A串联LED的电路如 阁4所示。该LED串驱动电路的输入电压范围为9?36V，LED申的总电压降范闱为 18?37V?在VIN=14.4V，Vo=36V和10=1.5A条件下，输出功率为54W,效率达93%. 电路的开关频率由IC脚FREQ上的 电阻R5设置（频率范围为20kHz?1MHz） , R7与R8组成的分压器设置输出过 电压保护电平，连接在IC脚FBP与岛侧线路之间的R4,用作感测L