【導(dǎo)讀】采用恒流法的LED驅(qū)動(dòng)效果要優(yōu)于恒壓法，本文介紹一種經(jīng)過改進(jìn)的LED串離線驅(qū)動(dòng)器的誰家電路，電路中，將恒壓穩(wěn)壓器換成一個(gè)恒流源。用通過一個(gè)起動(dòng)限流器抑制大的浪涌電流從而使而電壓斬波器可以用于寬達(dá)96~260VRMS的交流輸入電壓范圍。
經(jīng)過改進(jìn)，以低成本改善了功率效率。圖1和圖2中的電路都有著相同的無電感斬波器，以及有爭議的功率效率問題。為提高功率效率，應(yīng)遵循以下兩個(gè)原則：斬波器電阻的熱耗應(yīng)盡量小； 斬波器應(yīng)在適當(dāng)?shù)拈撝惦妷篤TH時(shí)做切換。另外，VTH應(yīng)盡量接近于LED串的工作電壓。這種方法盡可能地減少了恒流穩(wěn)壓器(CCR)的功耗，同時(shí)能維持一個(gè)恒定的LED電流。
圖1：電路以恒流驅(qū)動(dòng)一串LED，可用于全世界的各種交流電壓
圖2：斬波工作類似圖1中的電路，但以較大的LED串聯(lián)電阻代替了恒流源，提供限流功能
圖3電路是遵循以上原則的一個(gè)實(shí)例，功率效率約為85%。穩(wěn)壓器IC1和R5構(gòu)成一個(gè)20mA的CCR。LED串中包含足夠數(shù)量的LED，在20mA時(shí)需要120 V 。R6上的電壓提供了一種間接測量LED電流的方法。
圖3：本電路通過嚴(yán)格控制開關(guān)的閥值，只提供剛剛足夠的LED電壓，從而提高效率
VTH是全波整流器橋的輸出電壓，經(jīng)R1到R3的分壓，超過D5的68V偏壓，使Q 1導(dǎo)通，Q 2關(guān)斷。Q 2導(dǎo)通時(shí)， C 1快速充電到VTH， 然后通過LED串緩慢放電，直到交流線的下一個(gè)半周期。
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恒流法LED驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)電路分析
在C1放電結(jié)束時(shí)，VTH不得低于維持LED工作所需要的120V電壓，也不能超過最低交流電平VRMS的1.414倍。當(dāng)LED需要120V電壓時(shí)，還要加上IC1所需要的3V輸入-輸出壓差，再加上R5的1.25V電壓，于是最低C1電壓將是124.25V。為簡化起見，本圖取整到125V。
如圖4所示，在一個(gè)10 ms的50 Hz半周期內(nèi)，C 1放電時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于充電時(shí)間。在此期間，C 1兩端的峰峰值大約為20 mA×10 ms / 22 μF =9.09 V 。于是，UC1-MAX= 125 V +9.09 V=134 .09 V。簡單起見該值取整為135 V。這個(gè)值就是VTH，任何大于該值的電壓都會(huì)使Q 1導(dǎo)通，而由Q2斬?cái)唷?/p>
圖4：黃線和藍(lán)線分別代表VRMS為220V時(shí)（50Hz ac）C 1和R5上的電壓
當(dāng)Q 1 導(dǎo)通時(shí)， 圖3 中R 4 在260VRMS輸入時(shí)的功耗小于20mW，而R 1- R 2- R 3- D 5分壓器功耗小于100mW。與LED的2.4W功耗相比，這個(gè)結(jié)果幾乎可忽略不計(jì)。這些電阻值較大，因此功耗也低。R3用于精確調(diào)節(jié)VTH，以配合LED串上的實(shí)際壓降。
電路中有一個(gè)起動(dòng)限流器，用于限制通過C1和Q2的浪涌電流，浪涌電流的出現(xiàn)是在剛達(dá)到VTH前的周期，正好加上了交流電時(shí)。限流電阻會(huì)降低每個(gè)周期的效率，而R9只將上電浪涌限制在1.35A，直至C2充電到足以導(dǎo)通Q3時(shí)為止。
當(dāng)交流輸入增加時(shí)，斬波器的功耗略有上升， 而功率效率則稍有下降，如表1所示。
圖5：改進(jìn)后電路的功率效率
這個(gè)改進(jìn)的電路可以工作在96 V ~260 Vac ( 50 Hz ) 。對(duì)較大的LED電流，建議提高C1的容量，降低電阻R5阻值。如果LED工作電壓不同，則應(yīng)重新計(jì)算一些參數(shù)，計(jì)算方法同上。LED工作電壓越低，交流輸入電壓也可以越低。本設(shè)計(jì)實(shí)例亦可適用于60Hz交流電。
采用恒流法的LED驅(qū)動(dòng)的這種方法，盡可能的減少了恒流穩(wěn)壓器的功耗，并且維持一個(gè)恒定的LED電流，是LED驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)比較優(yōu)的選擇。
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