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用于照明设备的高亮度LED驱动

发布时间:2020-07-21 18:11:22 阅读: 来源:空心砖机厂家

随着高亮LED效率的不断提高,即流明/瓦特比的增加,越来越多的照明应用开始选择高亮度LED,例如汽车的外灯(日间行车灯,近光灯、远光灯等)和普通照明设备等。LED生产厂家最近推出的高亮度LED的效率已经超过80流明/瓦特,因此,在照明设备中可以利用LED替换传统的卤素灯,例如MR16聚光灯。从传统的卤素灯过渡到高亮度LED可以大大降低功耗,延长产品的使用寿命。按照市场调研公司Strategies Unlimited得出的结论,照明、背光及汽车应用将是高亮LED市场在今后3~5年内的主要增长动力,到2011年,整个市场规模将会达到90亿美元。 线性驱动器 驱动HBLED的最佳方案是使用恒流源。实现恒流源的简单电路是:用一个MOSFET与HBLED串联,对HBLED的电流进行检测并将其与基准电压相比较,比较信号反馈到运算放大器,进而控制MOSFET的栅极。这种电路的如同一个理想的电流源,可以在正向电压、电源电压变化时保持固定的电流。目前,一些线性驱动芯片,例如MAX16806,如图1所示,在芯片内部集成了MOSFET和高精度电压基准,能够在不同照明装置之间保持一致的亮度。

图1. 350mA线性LED驱动器,无需μC或开关转换器

线性驱动器相对于开关模式驱动器的优点是:电路结构简单,易于实现,因为没有高频开关,所以也不需要考虑EMI问题。线性驱动器的外围元件少,可有效降低系统的整体成本,例如:MAX16806所要求的输入电压只需比LED总压降高出1V。利用外部检流电阻测量LED的电流,从而保证在输入电压和LED正向电压变化时,MAX16806能够输出恒定的电流。 线性驱动器的功耗等于LED电流乘以内部(或外部)无源器件的压降。当LED电流或输入电源电压增大时,功耗也会增大,从而限制了线性驱动器的应用。为了减少照明装置的功耗,MAX16806对输入电压进行监测,如果输入电压超过预先设定值,它将减小驱动电流以降低功耗。该项功能可以在某些应用中避免使用开关电源,例如:汽车顶灯或日间行车灯等,这些应用中通常会在出现不正常的高电池电压时导致灯光熄灭。 开关型降压驱动器 当输入电压远远高于LED的总压降时,最好使用开关模式降压驱动器,例如MAX16820,如图2所示,它能使电源功耗降至最低,从而获得较高的驱动器效率。

图2. 2MHz降压型、高亮度LED驱动器,采用高边电流检测

与一般HBLED驱动的Buck芯片不同,MAX16820采用滞回控制。没有控制环路补偿,从而简化了设计,有助于减少外部器件数量。集成高压电流检测放大器,能够工作在高达2MHz的开关频率,有效降低电路板空间和器件数量,由此,MAX16820可理想用于绝大多数LED驱动,例如:基于MR16的高效LED、汽车前灯和尾灯等。 LED亮度调节 减小LED电流会降低LED亮度,其输出光谱也将发生改变。在一些应用中,不建议这样使用。为了在不同亮度下保持相同的光谱,最好将电流保持在厂商规定的数值,然后以特定频率或占空比对输出电流进行斩波。为了避免视觉闪烁,频率应高于100Hz。调光幅度取决于LED驱动器所允许的最小周期。 大部分LED驱动器需要由微处理器或外部定时器产生亮度控制信号。MAX16806和MAX16831 LED驱动器则由内部产生200Hz控制信号,用于LED PWM亮度控制;也可以利用外部PWM信号或模拟信号通过DIM引脚调节亮度。在一些应用中,该功能的引入可以省去微处理器。 合理选择HB LED驱动器必须理解具体LED照明装置的要求,首先需要确定电参数,例如:输入电压、LED电流、LED正向导通电压以及这些参数的变化范围。安全性、EMI、热管理、机械性能以及可以利用的电路板面积也是必须考虑的因素。线性驱动器比较适合要求低成本、低EMI的应用。开关型驱动器则适用于大功率、高效率和宽输入电压范围等应用场合,但成本较高,必须考虑EMI问题。Maxim可以针对不同的HB LED应用提供宽范围的解决方案。

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