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适用于汽车应用的高亮度LED驱动电路

时间:2015-05-14 08:02:38 点击:

近年来,高亮度LED应用发展神速,特别大功率电感贴片电感器是在指示牌、交通信号灯方面。而对汽车应用来说,LED亦有极大的吸引力,长寿命、抗震、高效、对空心电感线圈光源良好的控制能力,都是它的优势。当然,相对于白炽灯,LED需要驱动电路,还有汽车电气是靠酸铅蓄电池供电的,是机械驱动的交流发电机充电,这类电池适合白炽灯,不适用LED,因此,设计模压电感一种稳压性能良好而又低噪声的驱动电路是十分必要的。

  理论上,LED光输出与驱动电流有关,而与电源电压无关。最对低要求应用,如果电源电压稳定的话,一个电阻就可限制电流。值得注意的是,对这种最简单的应用电路,LED在一定程度上显示出自稳定特性。亦即,若温度升高的话,LED的光输出减少,但同时其正向压降亦降低,使驱动电流增加,从而补偿了较高温度下光输出的减少。遗憾的是,汽车电源的变化范围是很大的,在8V-18V之间,峰值电压可达几十伏。此外,高亮度LED驱动电流大,会在电阻上产生大量的热量,使散热设计复杂化。

  相对简单的方案是使用线性降压稳压器(图1),D1是一个稳压二极管,通过LED的电流设定为VD1/RSET。D2对基极二极管进行湿度补偿。这个电路仍然存在能量损失问题和电阻散热问题。对于低电流LED,尤其是串联后的LED正向压降和稍低于电源电压的场合,这个电路不失为经济有效的方案。

图1 简单稳流电路

  在多数场合,开关电源提供一种更佳的电气解决方案。顾名思义,开关电源是开关工作的,在一个周期,对RLC电路充电;在下一个周期,存储的能量用来驱动负载。这类电路效率极高,一般都能达到90%以上,开关稳压器能提升电压,降低电压,还能产生极性相反的电压,这是线性稳压器所不具备的。

  最简单的开关稳压器是图2所示的降压稳压器,输入电压与LED电压之间的压差对电感L充电,电流随之增加,当流达到预设的值时,控制电路将串联的晶体管关闭,在LED通路形成一个交变电流。注意,在LED驱动应用中,开关稳压电路控制电流的峰值。这个值由可编程IC或外部元件来设定。电流值也由 FET开关漏极上检测电阻来定义。降压稳压器流过LED的电流是连续的,但是交变的,而对电源而言是不连续的,这对电源工作会产生一事实上的影响,也增加了电源线上的噪声。

图2 降压型开关稳流电路

  如果电源电压低于所有LED串联电压和,就要选用升压稳压器。升压稳压器(图3)既要控制电流,又要控制电压,电路相对复杂些。升压稳压器在大电流情况下同样存在严重的干扰问题。因而最稳定又最安全的LED驱动器可采用升压与降压相结合的形式。一个升压稳压器可驱动几个并联的降压稳压器。这样,面对电源的是性能良好的升压稳压器,而在负载端则是高电流输出的降压稳压器。

图3 升压型开关稳流电路

  所有开关电源都会产生噪声,电压型稳压器可以提高工作频率,在输出端用大电容来滤波,LED电源是稳流型的,降低噪声就得采取如下措施:

  ·降低工作频率。

  ·开关晶体管应用大电流电感放置在电路板的中心区域。

  ·快速恢复二极管。

  ·LED区不要形成电流环路。

  ·缩短电缆和印制电路板上走线。

  除了上述措施,新的方案也有助降低驱动电源的噪声。Melexis公司的MLX10801和MLX10803 LED驱动器采用伪随机开关频率发生器来降低电气噪声。图4是低噪声应用的电路实例,它符合CISPR25的5级标准,这里CISPR是国际无线电干扰特别委员法文的缩写。工作电感L1应根据开关频率和LED电流来确定。为了方便用户设计,公司还提供了一个软件和Excel表格,用来选取ROSC、 RSET和RSENSE。

  对图4电路,开关频率应低于150KHz,若LED电流在0.5-1A之间,L1与L2为100?H。噪声是宽带的,因而滤波电容采用大、小相结合的方案。二极管D1是高频噪声的主要来源,应仔细选择,在电源电压低于100V时,可使用肖特基二级管。 大功率电感厂家 |大电流电感工厂

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