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一种新颖的大功率白光LED驱动电路设计.pdf

一种新颖的大功率白光LED驱动电路设计

葡萄
2009-12-29 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《一种新颖的大功率白光LED驱动电路设计pdf》,可适用于工程科技领域

年I月光源与照明年第期一种新颖的大功率白光LED驱动电路设计陈鸣傅诚周毅人中山大学工学院()摘要大功牢白LED是电流型器件严格的控制其流过电流的大小显得尤为重要。该文介绍了一种用普通开关电源々用集成电路控制块作为控制电路实现以PWM控制的大功率向光LED驱动电路通过实验得到验证浚电路没计是U行的关键词大功率白光LEDPWM控制驱动电路引言LED的运用是二十一世纪照明市场的新希望尤其是大功率白光LED更被寄以厚望是照明产品的新必光源有“绿色照明”光源之称.发展潜力无限。自光LED的电学特性是这样的当~'t'/Jn电压大于阀值电压发光二极管导通后电压略有提高流过发光二极管中的电流上升很快而发光二极管的发光强度随着电流的上升接近线性增加可是长期超过额定电流T作容易使LED的半导体芯片烧坏.因此LED普遍使州的驱动方式是基于电阻的驱动这种方式不能解决由于LED的属性不同和供电电压波动引起的光发射不一致的题不能提供稳定的T作电流而且能量损耗也很大.不利于LED的散热能量利用率低不能实现节能的目的。本文提出了一种简便易用、控制方法简单的大功率光LED新型驱动电路。其实验结果验证了该驱动电路的可行性。电路构成与工作原理由于大功率白光LED是电流型器件严格的控制其流过电流的大小显得尤为重要。一旦连续电流超过了大功率白光LED允许的最大电流值就很容易烧毁。为了减小电路损耗克服因电源电压不稳带来的影响使用脉冲宽度调制(PWM)的驱动电路电路的组成的结构如图所示。针对大功率白光LED是电流型器件采用峰值电流模式PWM控制技术在PWM比较器的输入端直接用输出电流检测信号与误差放大器的输出信号进行比较实现对输出脉冲占空比的控制可以改善整个系统的瞬态响应调节性能好.具有自动限流作用.易于实现限流和过流保护。采用德州仪器的Ic芯片UC///系列的电流型PWM控制器』作为控制电路UC///内部集成了可微调的精密带隙基准电源、欠电压锁定比较器、高频振荡器、低阻抗误差放大器、电流检测比较器、PWM锁存器以及大电流图腾柱式输m电路。利用电流检测电路和电流检测比较器构成电流闭环实现峰值电流PWM控制具体驱动电路见图。该电路是有UC、MOSFETQ、电感L和大功率自光LED组成。利用引脚所接的电阻电容a。C确定PWM的振荡频率误差放大器外接阻容补偿电路使电路保持稳定。即在误差放大器的输出端引脚和误差放大器反相输入端引脚之间连接电阻电容cI将引脚直接接地使输m的占空比固定此时输出脉冲的占空比为器件本身最大占空比而占空比的调整则有引脚来确定利刚与功率电路相连的接地电阻将电流检测信号转化为电压信号后通过引脚输入到电流检测比较器.存UC控制器的内部.电流检测比较器的反向输入端被内置的齐纳二极管钳位在V如果引脚上的电压达到这个阀值电流限幅电路将开始T作限流的阀值由f=”几式中白光LED在脉冲工作fi寸允许的最大峰值电流直接与功率电路相连的接地电阻图电路原理框图维普资讯http:wwwcqvipcom年I月光源与照明年第期D暑I军ILED职动电路而欠电压保护可以利用器件本身的欠电压锁定功能实现引脚可以直接驱动功率MOSFET由MOSFET实现对白光LED功率回路的PWM控制。控制的目的是流过白光LED的电流不要超过额定电流具体分析如下:光LED在PWM调制下其等效电路如图、图所示罔是MOSFET导通的情况图是MOSFET截止的情况由图得电路的电压平衡方程式为MOSFET导通时的等效电路di=L十Ill“。一外施电压:i一流过LED的电流等于电感中电流.一限流电感R一同路等效电阻包含接地电阻Il一LED导通是等效压降。网MOSF~F截止时的等效电路南冈得MOSFET截止时电压平衡方程式为df(=LiR/'LEDt≤f<忽略回路电阻R假设在导通期间LED的导通压降基本不变f上升率为常数则流过LED的电流为(丁)r式中(丁)为电感电流的初始值为最小值。在关断期间电感电压近似为一“电感电流变化率为负值且为常数.呈线性下降¨。)一丁式巾i(t)为电感电流的初始值为最大值。电流达到最大值是tt电流达到最小值是’I:【一TinlnmHxf稳态时在一个周期T内的电流平均值如图所示图电流波形fn)上=(芋)。ff了一r.u一¨LEI】、t十‘.=()上式含续流时间tv当电流连续时tr=丁当电流不连续时=即在一个周期结束时最小电流等于零时此时的电流为临界电流i.一“LEDf当电流平均值大于临界电流时.电流为连续状态当电流平均值小于临界电流时电流为断续状态由此可求得临界电感LrL二f.:二DTinci目从上式可以得到电感的取值与开关频率、占空比、电源电压、白光LED的串联个数及临界电流有维普资讯http:wwwcqvipcom年l月光源与照明年第期关。临界电流取值小容易使电流满足连续要求。但电感的体积会另外对有较高的开关频率来说减小MOSFET的导通损耗和减小续流二极管的关断损耗电感电流可以工作在不连续的工作状态。由于负载是白光LED根据其在冲供电时脉冲电流可以大于额定电流一倍。冈此在设计电感时可以考虑体积等因数电感的数值较小这样使白光LED有瞬时的关断减小了白光LED~JE片PN结区温度当然应控制白光I,ED的最大脉冲作电流使芯片PN结产生的温度不高于允许的最高结温白光LED的发光强度随着电流的上升接近线性增加由于直流电流可以产生比有察兰甍着相同均值的脉冲电流更高的亮度应尽量减小续流二檄管关断时间。实验结果对图的样机做实验。电源电压=V六个LED串联LED等效导通压降=V.f临界电流取mAUC的最大占空比时.设定占空比为.开关频率接近kHz电感L=mH比计算临界电感小是为了使LED有短暂的关断。由UC产生PWM控制信号。图示出测试结果。川.L/./以lJ:t/“h接地电阻电压渡形实验结果由图a给出MOSFET的驱动电压波形它表明电流榆测电路和电流检测比较器构成电流闭环实现峰值电流PWM控制。罔h给m接地电阻上的电压波形可见在MOSFET通过期问LED的电流是上升的当达到峰值时电流限幅电路将开始工作关断功率管。网c是LED的电流波形可见电流有上升阶段和续流阶段。实验结果表明大功率白光LED新型驱动电路是可行的。LED的电流波形白光LED新型驱动电路具有响应速度快调节性能好.易于实现限流和过流保护。可以克服因电压不稳所引起的发光强度的变化可用于太阳能路灯照明系统中。同样适用AC/bC的照明系统中。其缺点是不能实现对大功率白光LED凋光控制。参考文献⋯潘英俊.邹建.光电子技术.再庆大学出版社。():倪海东.蒋玉萍.高频开关电源集成控制器机械业=n结论版社.():本文介绍的一种简便易用控制方法简单大功率监视广告用小型LED旋转灯日本阿洛电子业公司开发应用范围广的小功率LED旋转灯使用在集中监视室的管理停车场出人口的安全灯.方便门的监视、照相机连动。除监视用外也能使用在自动机械的运转示建设机械的过负荷警报.广告招牌等的吸引视线物等。产品采片JAC/DCVWLED比过去的灯泡型明亮及省电寿命至辉度减半时为h长寿命。主要特征于下:AC/DCV规格P.L.C可直接驱动(DCVmA以上可按制对应冲击电流A以上的P.L.C)。保护特性P(正方向安装时)可使用在室外。灯体丙烯腈丁二烯苯乙烯树脂。为球状物透明度超群的异丁烯树脂。(陈云生)维普资讯http:wwwcqvipcom

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