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【電源設(shè)計(jì)小貼士15】:低成本、高性能LED驅(qū)動(dòng)器

發(fā)布時(shí)間:2013-02-07 責(zé)任編輯:hedyxing

【導(dǎo)讀】隨著LED生產(chǎn)成本的下降,LED在各種應(yīng)用中的使用率越來(lái)越高,其中包括手持設(shè)備、車(chē)載以及建筑照明。其高可靠性(使用壽命超過(guò)50000小時(shí))、高效率(175流明/瓦)以及近乎瞬時(shí)的響應(yīng)使其成為一種頗具吸引力的光源。但是,驅(qū)動(dòng)LED卻是一項(xiàng)很具挑戰(zhàn)性的工作。

受控的亮度需要用一個(gè)恒定的電流來(lái)驅(qū)動(dòng)LED,無(wú)論輸入電壓如何這一恒定的電流都必須保持恒定不變。通常,LED都會(huì)有調(diào)光要求,例如,想要調(diào)節(jié)顯示器或建筑照明亮度。實(shí)現(xiàn) LED調(diào)光有兩種方法:改變LED電流或使用脈寬調(diào)制 (PWM)。效率最低的方法是改變電流,因?yàn)楣廨敵霾⒎峭瓿呻S著電流變化而發(fā)生線性變化,并且在電流低至其額定值時(shí)LED色譜會(huì)發(fā)生變化。

時(shí)刻謹(jǐn)記人類(lèi)對(duì)亮度的感知呈指數(shù)型是很重要的,完全變暗需要對(duì)電流進(jìn)行大幅度的變化。這對(duì)電路設(shè)計(jì)有很大的影響,因?yàn)槿娏鲿r(shí)3%的調(diào)節(jié)誤差由會(huì)于電路容差而在10%負(fù)載時(shí)變成30%甚至更高的誤差。盡管響應(yīng)速度比較慢,但使用PWM調(diào)光電流波形會(huì)更加精確。在照明和顯示器應(yīng)用中,人們希望PWM超過(guò)100Hz,這樣人眼就不會(huì)感覺(jué)到閃爍。

MC33063構(gòu)成了一款低成本LED驅(qū)動(dòng)器
圖1 MC33063構(gòu)成了一款低成本LED驅(qū)動(dòng)器

圖1顯示了一款驅(qū)動(dòng)單個(gè)LED的非常簡(jiǎn)單且成本非常低的降壓穩(wěn)壓器,該穩(wěn)壓器實(shí)施了一種快速調(diào)光的特性。其基于一個(gè)具有內(nèi)部開(kāi)關(guān)、電流限制比較器、振蕩器和內(nèi)部接口的MC33063。通常用于穩(wěn)壓的引腳具有關(guān)閉功能。在此情況下,一個(gè)超過(guò)1.25V的電壓會(huì)關(guān)閉電源,而一個(gè)較低的電壓會(huì)開(kāi)啟電源。隨著電路的開(kāi)啟,由于消除了電壓反饋,控制器以電流限制/磁滯模式運(yùn)行。

振蕩器生成了一個(gè)會(huì)引起電源開(kāi)關(guān)開(kāi)啟的啟動(dòng)脈沖。這使得輸入電壓正好適用于電流感應(yīng)電阻、LED和電感。當(dāng)電流達(dá)到大約350mA時(shí)電流限制比較器開(kāi)始感應(yīng)電流并關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)。電感電壓反向并超過(guò)輸入電流,從而使續(xù)流二極管發(fā)生傳導(dǎo)。電感和LED電流不斷循環(huán),直到開(kāi)關(guān)在下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期時(shí)開(kāi)啟為止。該電路非常適用于廣泛的應(yīng)用。在要求簡(jiǎn)捷性和低成本的手持式便攜式設(shè)備、白色家電以及車(chē)載應(yīng)用中使用一個(gè)40V額定電壓和一個(gè)1.5A電流的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器是非常有用的。雖然實(shí)施磁滯控制和開(kāi)啟功能可能有一定的挑戰(zhàn)性,但基本拓?fù)淇蛇m用于更廣泛的應(yīng)用。

我們構(gòu)建并測(cè)試了圖1中的電路。圖2顯示了關(guān)閉命令和因此而導(dǎo)致的LED電流波形。LED可以輕松地以500 Hertz實(shí)現(xiàn)PWM調(diào)光。電流波形的上升時(shí)間和下降時(shí)間不到100 uSec。如果LED中可以容忍更高的紋波電流,那么電感可以是一個(gè)更小的值且上升時(shí)間和下降時(shí)間可以縮短。然而,500 Hz PWM適用于大多數(shù)應(yīng)用。

磁滯電流控制提供了快速PWM響應(yīng)

磁滯電流控制提供了快速PWM響應(yīng)
圖2 磁滯電流控制提供了快速PWM響應(yīng)

總而言之,只要不是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用來(lái)驅(qū)動(dòng)LED,諸如MC33063的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器就可出色地完成調(diào)光工作。其誤差放大器可以用作關(guān)閉功能以提供LED PWM調(diào)光功能,其電流限制比較器提供了快速響應(yīng)和精確的電流設(shè)置,并且其內(nèi)置電源開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)小型簡(jiǎn)單的電路。

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