LED驅動電路的結構與作用

LED是一種固體光源,當它兩端加上正向電壓,半導體中的少數載流子和多數載流子發生複合,放出的過剩能量將引起光子發射。採用不同的材料,可製成不同顏色有發光二極體。隨著對LED研究的進一步深入,其光效將進一步得到提高,而其成本將一步下降,在不久的將來LED取代白熾燈甚至螢光燈而發展成21世紀的一種主要的照明光源將成為一種趨勢。

1.LED性能優點
和白熾燈的相比較,LED在性能上具有很多優點。LED燈炮壽命可長達100,000小時,正常使用下使用壽命甚至可以超過人的壽命。除了具有超長使用壽命外,LED同時具有省電的優勢。一般的LED頭燈可以提供幾十小時甚至一百小時以上的持續照明,比起白熾燈區區幾個小時的照明來講就好似長明燈一般。超級省電又閃亮的LED產品受到眾多戶外愛好者的青睞。

2.LED驅動電路作用
與螢光燈的電子鎮流器不同,LED驅動電路的主要功能是將交流電壓轉換為恒流電源,並同時完成與LED的電壓和電流的匹配。LED驅動電路在輸入電壓和環境溫度等因素發生變動的情況下最好能控制LED電流的大小,不然LED的光輸出將隨輸入電壓和溫度等因素變化而變化,另外,若LED電流失控,LED長期工作在大電流下將影響LED的可靠性和壽命,並有可能失效。

3.低功率照明LED驅動電路拓撲結構分析
儘管白光LED優點很多,但LED驅動電路的設計卻面臨著重大挑戰。空間限制的要求和散熱的要求都對設計有所限制。在低功率(≤3W)照明應用中,設計師都使用了現成的非隔離式、基於電感的降壓式和升降式開關模式電源。升降壓式轉換器與降壓式轉換器相比,其配置具有一大優點,即輸出二極體與負載串聯。在降壓式轉換器中,如果MOSFET發生短路故障,輸入將直接與輸出相連。而在升降壓式轉換器中發生此類情況時,反向偏壓輸出二極體則會阻斷輸入和輸出之間的通路。

在這兩種轉換器中,AC輸入經D1、D2、C1、C2、RF1和RF2整流濾波。兩個二極體可以增強輸入電湧承受能力和傳導EMI性能。設 計師應該使用可熔阻燃電阻作為RF1,但可以使用只具阻燃功能的電阻作為RF2。Linkswitch-TN器件中的開/關控制用於調節輸出電流。一旦進入回饋(FB)引腳的電流超過49μA,MOSFET開關將被禁用,以便進入下一開關週期。

與降壓拓撲結構相比,升降壓拓撲結構的效率要略低一些,這是因為功率不會在MOSFET開關每次打開時都傳輸到輸出端。因此,它產生的熱量比降壓拓撲結構多。不過差別不太明顯。
為確保電路拓撲結構符合熱調節要求,設計師將電源元件安裝到燈座中,然後測量LNK306DN源極引腳的溫度。在理想情況下,源極引腳的溫 度不應超出100℃。在25℃的室內環境溫度下測量的結果表明,Vin值上升到265VAC時,源極引腳溫度將超過100℃。鑒於這些結果,設計師斷定可 能對某些額外的散熱器有熱限制方面的要求,比如將LED散熱片放於U1 SO-8C封裝頂端。

從成本的角度來看,這兩種電路拓撲結構具有類似的優點。重要的是,典型的設計要求使用約25個器件,並且允許使用現成的低成本電感,而不是使用自定義變壓器。

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