选择特殊符号
选择搜索类型
请输入搜索
一是尽可能保持恒流特性,尤其在电源电压发生±15%的变动时,仍应能保持输出电流在±10%的范围内变动。二是驱动电路应保持较低的自身功耗,这样才能使LED 的系统效率保持在较高水平。
近年来,高亮度LED照明以高光效、长寿命、高可靠性和无污染等优点正在逐步取代白炽灯、荧光灯等传统光源。在一些应用中,希望在某些情况下可调节灯光的亮度,以便进一步节能和提供舒适的照明。常见的调光有双向可控硅调光、后沿调光、ON/OFF调光、遥控调光等。可控硅调光器在传统的白炽灯等调光照明应用已久,且不用改变接线,装置成本较低,各品牌可控硅调光器的性能和规格相差不大,但是其直接应用在LED驱动场合还存在着一系列问题。
市面上大多数可控硅调光器基本结构如图1所示,其工作原理如下:当交流电压加双向可控硅TRIAC两端时,由于Rt、Ct组成的RC充电电路有一个充电时间,电容上的电压是从0V开始充电的,并且TRIAC的驱动极串联有一个DIAC(双向触发二极管,一般是30V左右),因此TRIAC可靠截止。当Ct上的电压上升到30V时,DIAC触发导通,TRIAC可靠导通,此时TRIAC两端的电压瞬间变为零,Ct通过Rt迅速放电,当Ct电压跌落到30V以下时,DIAC截止,如果TRIAC通过的电流大于其维持电流则继续导通,如果低于其维持电流将会截止。电感L和电容C的作用是减小电流和电压的变化率,以抑制电磁干扰EMI问题。
可控硅前沿调光器若直接用于控制普通的LED驱动器,LED灯会产生闪烁,更不能实现宽范围的调光控制。原因归结如下:
(1)可控硅的维持电流问题。目前市面上的可控硅调光器功率等级不同,维持电流一般是7~75mA(驱动电流则是7~100mA),导通后流过可控硅的电流必须要大于这个值才能继续导通,否则会自行关断。
(2)阻抗匹配问题。当可控硅导通后,可控硅和驱动电路的阻抗都发生变化,且驱动电路由于有差模滤波电容的存在,呈容性阻抗,与可控硅调光器存在阻抗匹配的问题,因此在设计电路时一般需要使用较小的差模滤波电容。
(3)冲击电流问题。由于可控硅前沿斩波使得输入电压可能一直处于峰值附近,输入滤波电容将承受大的冲击电流,同时还可能使得可控硅意外截止,导致可控硅不断重启,所以一般需要在驱动器输入端串接电阻来减小冲击。
(4)导通角较小时LED会出现闪烁。当可控硅导通角较小时,由于此时输入电压和电流均较小,导致维持电流不够或者芯片供电Vcc不够,电路停止工作,使LED产生闪烁。
线性调光存在的问题,即人眼在低亮度情况下对光线的细微变化很敏感;而在较亮时,由于人眼视觉的饱和,光线较大的变化却不易被察觉。并提出了利用单片机编程来实现调光信号和调光输出的非线性关系(如指数、平方等关系)的方法,使得人眼感觉的调光是一个线性平稳过程。
文中设计的电路利用RC充放电电路来实现这一功能。
图2是一种利用普通的脉宽调制PWM芯片结合外围电路来搭建可控硅调光的LED驱动电路框图。维持电流补偿电路通过检测R1端电压(即输入电流)来控制流过维持电流补偿电路的电流。当输入电流较小时,维持电流补偿电路上流过较大的电流;当输入电流较大时,维持电流补偿电路关断,维持电流补偿以恒流源的形式保证可控硅的维持电流。调光控制电路包括比较器、RC充放电电路和增益电路。实验中选用一款旋钮行程和斩波角成正比的可控硅调光器,其最小导通角约为30°。
根据图2中,RC充放电电路的输出经过增益电路后可得电流参考为:
式中k为增益,VC为RC充放电电路的输入电压,τ为RC的时间系数,θ为可控硅的导通角。
则在最小导通角对应的输出为零,即电路输出的最大值对应电流参考的最大值:
从式(1)和式(2)可得输出电流表达式如式(3)所示,输出电流在不同RC时间系数下随可控硅导通角之间的关系如图3a)所示。
在斩波角为θ时,电路对应的输入功率为:
式中Vp为输入电压峰值,Rin为等效输入阻抗。
假设电路的变换效率为η,且电路的输出功率为PO=IO·UO,则可得到电路的等效输入阻抗如式(5)所示。
从式(5)可得电路的功率因数如式(6)所示,功率因数随可控硅的导通角的关系如图3b)所示。
根据以上分析,本文设计一台基于反激变换器的可控硅调光LED驱动器,控制芯片为NCP1607;输入交流电压220V,最大输出功率为25W,最大输出电流为0.7A;以3串(每串10只0.8W的LED灯)相并联作为负载;RC时间系数选择0.5,增益为0.2。电路的实验波形和工作特性曲线如图4所示。
图4a)、b)、c)为可控硅导通角为115°时阻抗匹配开关驱动电压VZ、输入电流Iin、输入电压Vin的波形,电路的输出电流为470mA,功率因数为0.78。从图中可看出,当可控硅导通瞬间,由于驱动器输入端有差模滤波电容导致输入电流有冲击电流尖峰,而当输入电流小于一定值时,阻抗匹配开关开通以保证流过可控硅的电流大于其维持电流。
图4d)为可控硅不同导通角对应的输出电流曲线,实际调试中可控硅导通角在150°之后就接近满载输出了。图4e)为可控硅在不同导通角下对应电路的cosφ曲线。
本文分析了现有可控硅调光器用于LED驱动时存在的问题,并根据人眼对光线反应非线性的特点,设计了一种利用普通PWM芯片结合外围电路搭建的可控硅非线性调光LED驱动电路,分析了电路在调光过程中的工作特性,实验结果实现0~100%平稳无闪烁调光。
LED在具体的使用时,要注意驱动电路的选用。
LED 驱动电路除了要满足安全要求外,另外的基本功能应有两个方面:
根据能量来源的不同,LED驱动电路总体上可分为两类,一是AC/ DC转换,能量来自交流电,二是DC/ DC转换,能量来自干电池、可充电电池、蓄电池等。
根据LED驱动原理的不同,又可以分为线性驱动电路和开关驱动电路。
一般是采用PWM控制,你可以看看该方面的文章,百度文库里有许多。
一种线性恒流LED驱动电路
1 说 明 书 摘 要 本实用新型公开了一种线性恒流 LED驱动电路,包括整流桥、滤波电 容 C1、稳压二极管 DZ、发光二极管、线性恒流源电路,所述整流桥的输 入端通过熔断器串联在交流电源上, 所述整流桥的输出端串联发光二极管 和线性恒流源电路,所述稳压二极管 DZ与发光二极管并联,该稳压二极5 管 DZ的阴极电连接在发光二极管的阳极上,该稳压二极管 DZ的阳极电连 接在发光二极管的阴极上。通过设计一种线性恒流源电路,使得 LED两端 的电压基本保持不变,且在长时间段内 LED结温低,单个 LED的结温基本 不变或微小变化,达到保证 LED的结温稳定且较小,减少光衰,有效提高 LED日光灯的使用寿命的目的。10 1 摘 要 附 图 1 权 利 要 求 书 1.一种线性恒流 LED 驱动电路,其特征在于,包括整流桥、滤波电 容 C1、稳压二极管 DZ、发光二极管、线性恒流源电路,
10WLED驱动电路分析
保护电路 (防止浪 涌):用来 防止由于 雷电过电 压和操作 过电压等 瞬态过电 压 滤除差模噪声并 提供放电回路 桥式整流电路 EMI 滤波电路:采 用电感电容复式滤 波电路滤波 保护电路:防止 DM0265 中 的 MOS 管关闭时,电感能 量流入 MOS 管,产生过大 的电压应力 整流电路,同 时对二极管进 行保护 恒定电流电路 齐纳钳位用于开路负 载故障保护 为 DM0265 芯片 提供输入欠压保 护,为芯片 VCC 提供电压。 14W 驱动电路采用 DM0265 芯片。输出信号 通过 PC817 光耦器件的反馈使芯片调整脉冲 宽度,从而对输入信号大小进行控制调节。
《LED驱动电路设计实例》 在介绍LED应用技术的基础上,以LED驱动器的设计与LED的应用为核心内容,突出了实用性,并结合国内外LED技术的应用和发展,全面系统地阐述了LED的最近应用技术。《LED驱动电路设计实例》 共6章,分别系统地介绍了高频开关稳压电源、LED驱动电路、电感式变换器驱动LED电路设计实例、电荷泵驱动LED电路设计实例、便携式电子设备闪光灯驱动电路、LCD背光源驱动技术。
荣誉表彰
2020年7月14日,《控制电路、控制方法和应用其的线性LED驱动电路》获得第二十一届中国专利奖优秀奖。 2100433B
第1章 高频开关稳压电源
第2章 LED驱动电路
第3章 电感式变换器驱动LED电路设计实例
第4章 电荷泵驱动LED电路设计实例
第5章 便携式电子设备闪光灯驱动电路
第6章 LCD背光源驱动技术
附录
参考文献
……2100433B