LED 驅(qū)動分析與設(shè)計(jì)
摘要: 控制LED紋波電流在任何條件下保持在一個可接受的條件下。根據(jù)建議,LED的電流紋波最好保持在平均電流的20%之內(nèi)。
控制LED紋波電流在任何條件下保持在一個可接受的條件下。根據(jù)建議,LED的電流紋波最好保持在平均電流的20%之內(nèi)。
1.LED驅(qū)動概述
(2)特點(diǎn)決定需求
(3)恒流驅(qū)動的意義
保證通過LED的電流在任何情況下保持一致(包括輸入電壓改變、環(huán)境溫度改變等)。
控制LED紋波電流在任何條件下保持在一個可接受的條件下。根據(jù)建議,LED的電流紋波最好保持在平均電流的20%之內(nèi)。
(4)驅(qū)動電源結(jié)構(gòu)(市電)
單級
效率高;
基于原有恒壓控制改進(jìn);
針對每一路輸出需要單獨(dú)變壓器和控制芯片。
多級
開發(fā)周期短;
適用性強(qiáng),靈活;
適于LED調(diào)光和控制;
成本高;
效率低。
2.LED驅(qū)動分類
①按控制環(huán)路
平均電流控制;
遲滯控制。
?、诎赐?fù)浣Y(jié)構(gòu)
降壓型;
升壓型;
升降壓型。
?、郯锤綦x與否
在線式;
離線式。
(1)控制環(huán)路方案
?、倨骄娏骺刂?/P>
基于PWM控制器;
優(yōu)點(diǎn):對噪聲不敏感、電流控制準(zhǔn)確、恒頻;
缺點(diǎn):動態(tài)響應(yīng)較差;需環(huán)路補(bǔ)償。
?、谶t滯控制(Hysteritic)
基于比較器
優(yōu)點(diǎn):無需環(huán)路補(bǔ)償、動態(tài)響應(yīng)佳;
缺點(diǎn):輸出電流隨輸入電壓和負(fù)載變化而有變化、對噪聲敏感、變頻。
③舉例:遲滯
恒定導(dǎo)通時間+電流下限
其他方案
(2)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案
?、俳祲菏?/P>
Vin>Vout;
對于大功率的應(yīng)用,輸入電壓較大。
峰值電壓應(yīng)力大;
高邊升降壓:極性倒向;
低邊升降壓:差分電流檢測。
(3)隔離與非隔離
?、俜歉綦x方案
優(yōu)點(diǎn):效率高、成本低;
應(yīng)用場合:小功率、簡單環(huán)境。
?、诟綦x方案
優(yōu)點(diǎn):安全;
應(yīng)用場合:中大功率、復(fù)雜環(huán)境。
?、鄢杀?驅(qū)動成本+燈具成本。
(4)芯片選擇要素
?、匍_關(guān)頻率;
高:穩(wěn)波小,對電感要求小;
低:開關(guān)損耗小。
?、谀蛪?
③開短路保護(hù);
?、鼙容^電壓:一般較低,降低采樣電阻損耗;
⑤調(diào)光方式;
?、奁渌?。
3.LED驅(qū)動設(shè)計(jì)
(1)LED驅(qū)動設(shè)計(jì)流程
①設(shè)計(jì)決定因素
應(yīng)用場合;
功率要求;
效率要求;
PFC要求:IEC 6100-3-2:2001;GB/T 17625.1-2003
(2)恒流驅(qū)動
?、貺ED排列方式
串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián);
均流:LED壓降差別
?、贚ED損壞機(jī)理
并聯(lián)齊納管。
?、郯踩妷?特低電壓)
60VDC:IEC 60950-1:2001;GB/T 3805-2008。
④ 設(shè)計(jì)實(shí)例
針對100W LED路燈設(shè)計(jì);
AC/DC+DC/DC雙級結(jié)構(gòu);
6路獨(dú)立輸出,每路最高48V,350mA恒流,可串聯(lián)3.3V壓降LED14個。
4.結(jié)果
(1)高效率
?、俸线m的結(jié)構(gòu)
單管反激(<100W)
單級PFC;
變壓器優(yōu)化;
軟開關(guān);
同步整流。
半橋諧振
雙級PFC;
輸入電壓范圍寬;
電壓、電流應(yīng)力小。
?、陔娫礈y試結(jié)果
輸入:176V~264V,50Hz AC;
輸出:50V,2A恒壓或 6路 0~48V,350mA恒流;
效率(100W負(fù)載):恒壓:92%;恒流:90%;
功率因數(shù):大于97%。
(2)長壽命
①長壽命的意義
短板效應(yīng)。
?、趯?shí)現(xiàn)方式
高效率
良好的熱學(xué)設(shè)計(jì):
元件排布
散熱器
灌膠
?、墼u估方式
MTBF:平均無故障時間,指相鄰兩次故障之間的平均工作時間,也稱為平均故障間隔。
MTBF的測試
精準(zhǔn)測試
觀察點(diǎn)估計(jì)
加速壽命試驗(yàn)
阿列里烏斯加速模型
電解電容
溫度上升10℃,壽命降為一半
試驗(yàn):80℃恒溫,264V電壓輸入,全功率負(fù)載(100W),連續(xù)1000小時,工作正常
MOSFET和功率二極管
開關(guān)應(yīng)力
試驗(yàn):64800次開關(guān),工作正常
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