低压差线性稳压器（LDO）的压差和功耗 中心议题：线性稳压器（LDO）的输入、输出压差设计线性稳压器（LDO）的功耗设计 便携产品电源设计需要系统级思维，在开发由电池供电的设备时，诸如手机、MP3、PDA、PMP、DSC等低功耗产品，如果电源系统设计不合理，则会影响到整个系统的架构、产品的特性组合、元件的选择、软件的设计和功率分配架构等。同样，在系统设计中，也要从节省电池能量的角度出发多加考虑。例如现在便携产品的处理器，一般都设有几个不同的工作状态，通过一系列不同的节能模式（空闲、睡眠、深度睡眠等）可减少对电池容量的消耗。即当用户的系统不需要最大处理能力时，处理器就会进入电源消耗较少的低功耗模式。带有使能控制的低压差线性稳压器(LDO)是不错的选择。低压差线性稳压器(LDO)的结构主要包括启动电路、恒流源偏置单元、使能电路、调整元件、基准源、误差放大器、反馈电阻网络，保护电路等，基本工作原理是这样的：系统加电，如果使能脚处于高电平时，电路开始启动，恒流源电路给整个电路提供偏置，基准源电压快速建立，输出随着输入不断上升，当输出即将达到规定值时，由反馈网络得到的输出反馈电压也接近于基准电压值，此时误差放大器将输出反馈电压和基准电压之间的误差小信号进行放大，再经调整管放大到输出，从而形成负反馈，保证了输出电压稳定在规定值上；同理如果输入电压变化或输出电流变化，这个闭环回路将使输出电压保持不变，即：VOUT=（R1+R2）/R2*Vref 产生压差的主要原因是，在调整元件中有一个P沟道的MOS管。当LDO工作时MOS管道通等效为一个电阻，RDS(ON), VDROPOUT=VIN-VOUT=RDS(ON)xIOUTR. 由此得出低压差线性稳压器(LDO)的一个重要特性，在输入电压大于最小工作电压和输出电压其标称值范围内，负载电流为零时，输出电压随输入电压的变化而变化，这就是LDO的跟随特性，待输出电压达到其标称值后不随输入而变化，从而达到稳压的目的，这就是LDO的稳压特性。如图为圣邦微电子的SGM2007输入电压和输出电压的曲线。在测试压差（Dropout）时不同的厂家有不同的标准。德州仪器（TI）电压差定义为输出电压较其标称值跌落2％时的输入、输出电压的差值.其它的如，美信（Maxim），圣邦微电子(SGMC)电压差定义为输出电压较其标称值小于100mV时的输入、输出电压的差值.如图为圣邦微电子的SGM2007负载为300mA时输入电压和输出电压的曲线。如图在箭头范围内，输入和输出和箭头组成的图形在一定范围内近试为平行四边形，在平行四边的边上任取一点，做与另一边平行的线段，由平行四边形的定义可知和另一边相等。所以这两种测试方法只是取值点不同而已，对同一芯片而言，两种方法测得值几乎相同。在TMT生产测试中，也有两种测试方法，一种是循环法，输入在某一个确定值时,以步长为1mV下降，至道输出电压较其标称值跌落2％，或输出电压较其标称值小于100mV时停止，这种方法循环的步长越多，测试的时间就越长，对芯片的成本就越高，令一种方法是，输入固定电压法，输入和输出和箭头组成的图形近试平行四边形，只要我的取值点在平行四边形内，测得的值就是相同的，所以通常是根据具体的LDO的Dropout的大小，输入加上某一个值，使输出电压约等于较其标称值跌落2％或较其标称值小于100mV。例如Dropout在150mA时为100mV,那么输入可以等于输出，这样测的输出比标称值小于100mV，等于这样测一次就可以了，节约了大量的时间，降低生产成本。单体锂离子电池充足电时的电压为4.2V，放完电后的电压为2.3V，而有些标定电压为3.3V工作的微处理器DSP的最低工作电压可以达到2.9V。这样LDO输出值在小于标称值的一定范围内还是可以工作的。由上图可见，LDO的压差越小，输入和输出和箭头组成的图形近试平行四边形越长，LDO的工作时间就越长效率就越高，电池的待机时间也就会越长。低压差线性稳压器由于存在压差，它最大的缺点是在热量管理方面，因为其转换效率近似等于输出电压除以输入电压的值。例如，如果一个驱动图像处理器的LDO 输入电源是从单节锂电池标称的3.6V，在电流为200mA时输出1.8V电压，那么转换效率仅为50%，因此在手机中产生了一些发热点，并缩短了电池工作时间。虽然就较大的输入与输
,浅谈低压差线性稳压器（LDO）的压差和功耗 便携产品电源设计需要系统级思维，在开发由电池供电的设备时，诸如手机、MP3、PDA、PMP、DSC 等低功耗产品，如果电源系统设计不合理，则会影响到整个系统的架构、产品的特性组合、元件的选择、软件的设计和功率分配架构等。同样，在系统设计中，也要从节省电池能量的角度出发多加考虑。例如现在便携产品的处理器，一般都设有几个不同的工作状态，通过一系列不同的节能模式（空闲、睡眠、深度睡眠等）可减少对电池容量的消耗。即当用户的系统不需要最大处理能力时，处理器就会进入电源消耗较少的低功耗模式。 [1]带有使能控制的低压差线性稳压器(LDO)是不错的选择。 低压差线性稳压器(LDO)的结构主要包括启动电路、恒流源偏置单元、 使能电路、调整元件、基准源、误差放大器、反馈电阻网络，保护电路等，基本工作原理是这样的：系统加电，如果使能脚处于高电平时，电路开始启动，恒流源电路给整个电路提供偏置，基准源电压快速建立，输出随着输入不断上升，当输出即将达到规定值时，由反馈网络得到的输出反馈电压也接近于基准电压值，此时误差放大器将输出反馈电压和基准电压之间的误差小信号进行放大，再经调整管放大到输出，从而形成负反馈，保证了输出电压稳定在规定值上；同理如果输入电压变化或输出电流变化，这个闭环回路将使输出电压保持不变，即： VOUT=（R1+R2）/R2 * Vref 产生压差的主要原因是，在调整元件中有一个P 沟道的MOS 管。当LDO 工作时MOS 管道通等效为一个电阻，RDS(ON), VDROPOUT = VIN - VOUT = RDS(ON) x IOUTR.
WMZD系列专门为LED照明做温度补偿的电阻，采用热敏电阻补偿法的LED恒流源，具有电路简洁，可靠性好,组合方便，经济实用，适用各种LED头灯，日光灯，路灯；车船灯,太阳能LED庭院灯；LED显示屏等对恒流的需求。是专门针对LED照明出现的由于温度引起的LED PN结电压VF下降，即-2mV/℃,称为PN结的负温效应。该特性在发光应用上是个致命的缺陷，直接影响到LED器件的发光效率、发光亮度、发光色度。比如，常温25℃时LED最佳工作电流20mA，当环境温度升高到85℃时，PN结电压VF下降,工作电流急剧增加到35mA～37mA,此时电流的增加并不会产生亮度的增加，称为亮度饱和。更为严重的是，温度的上升，引起光谱波长的偏移，造成色差。如长时工作在此高温区还将引起器件老化，发光亮度逐步衰减。同样，当环境温度下降至-40℃时，结电压VF上升，最佳工作电流将从20mA减小到8mA~10mA，发光亮度也随电流的减少而降低，达不到应用场所所需的照度。 为了避免上述特性带来的不足，一般在LED灯的相关产品上，通常采用如下措施：1.将LED装在散热板上，或风机风冷降温。2.LED采用恒流源的供电方式，不因LED随温度上升引起使回生电流增加，防止PN结恶性升温。或这两种方法并用。实践证明，这两种方法用于大功率LED灯（如广告背景灯、街灯）。确实是行之有效的措施。但当LED 灯进入寻常百姓家就碰到如下问题了：散热板和风冷能否集成在一个普通灯头的空间内；采用集成电路或诸多元器件组成的恒流源电路，它的寿命不取于LED，而取决整个系统的某块“短板”；有没有吸引眼球的价格。用热敏电阻补偿法来解决LED恒流源问题，既经济又实用。 我公司采用具有正温度系数的热敏电阻(+2mV/℃)与负温度特性的LED(-2mV/℃)串联，互补成一个温度系数极小电阻型负载。一旦工作电压确定后，串联回路中的电流，将不会随温度变化而变化，通俗地讲，当LED随温度升高电流增加时，热敏电阻也随温度升高电阻变大，阻止了回路电流上升，当LED 随温度下降电流减小时，热敏电阻也随温度下降电阻变小，阻止了回路电流的减少，如匹配得当，当环境温度在-40℃-85℃范围内变化时，LED的最佳工作电流不会明显变化，见图1电流曲线Ⅱ。 2:应用: 从图1可见，采用热敏电阻温度补偿方法与采用集成电路等元件组成的恒源相比，热敏电阻温度补偿法只用1个热敏电阻元件就可解决LED恒流源问题，其价格、体积、寿命等优势不言而喻。我们采用的
用常见的DC/DC芯片做LED恒流驱动电路 近一个月看了很多的广告式的LED驱动的IC介绍,感到毫无新意,即没有把IC做成真正的LED专用驱动,也没有特别的优势.其实每款DC/DC的IC(无论升压或降压)都能接成恒流的LED的驱动,现在分别以KZW3688和CE9908为例介绍一下接法及特点. 1、KZW3688降压IC,其接法如下: 原理非常简单,大家一看便知这里不再赘述;其中R1的值的算法是3.3V/所需电流.上图中接的是2-5只,也可以多路并联使用,并且这里有个问题问大家:C2是否需要呢?看一下下图中的接法:
去掉了C2,并联了一路甚至几路LED串,感到效果如何?有兴趣回答吗? 适合这种接法的电路太多了,除3688外,还有PT1102、1101、lm2596、GA8512、1016、1014、313、1011等任何的降压IC都能接成这样的电路,这种电路的转换效率高达95%以上,但实际使用时效率却是在36%-88%之间,还没有某些针对性的线性的效率高,想一想这是为什么?同时指出:很多恒流电路,把LED驱动电路的效率写成是IC转换的效率,这是不对的,是误导,希望广大工程师注意这些资料里的参数. 2、升压IC,以CE9908为例,接法如下: 原理大家想一想,接法也可以先串联接成串、再把串并起来形成N个支路,在这里我有意先不谈功率因数,只谈效率,这个效率也是在36-88%之间,大家现在明白了吧?在我们心中奉为“高效率”的IC其实际的作用在LED上的效率,一定要实际测量才是.
这两个图只是仅仅说明原理,在使用中应灵活运用,相信大家会掌握更多的技巧,例如用外接MOS管方式直接用低压降压的IC接成220V直接输入的AC/DC方式(类似于9910)、用更低的取样电压(FB端)来提高整个电路的效率、用并联谐振方式结合IC特点、针对性的设计出高效优质的LED驱动电路(这才是最后要走的路呢)等,哈哈祝大家快速成为高手. 我按板子画了一个图 整个电路非常简单,其中,黄色的部分是可去掉的部分,去掉后电路板上从红X点割断了,另附说明可以把R0直接接在目前的点,这时电路正常工作,只是这时没有了过放保护功能;电池是标明用的两节镍氢电池,LED用的是#5普通白灯三只(散光),原板寄来时是带着黄色部分的,我去掉黄色部分,直接把光敏电阻R0接到如图上的红X点,同样可以正常工作,这时电源电压下降到1.5V时(不带过放保护),电路截止. 在正常工作时,输入电流大约在24-26mA之间(随电压不同而改变),我用两节“品胜牌”800mAh镍氢电池,充饱后试验,工作了28小时,电压下降到2.0V,保护电路动作. 唯一的缺点是功率小,光线亮度不够强,每只灯的电流不足8mA,但电路的转换效率很高,而且LED在10mA以下时,发光效率也是最高的(LED的发光效率随工作电流的增大而降低,呈非线性变化),所以他用了三只装DEMO,总的光强比用一只高(用一只的电流强度是用三只时的三倍,理论上总电流基本相等).虽然功率小,但也正适合装饰用的太阳能草坪灯的要求(发光不用太强). 改进方案：
LED恒流驱动电源的分析及设计 作者：JYQ 【摘要】在节能技术高涨的今天,LED照明灯将成为照明技术的发展主流已成为共识。该文介绍了大功率LED的特性，分析了驱动电路的基本原理,分析LEDA驱动电源的现状和存在问题，并对LED驱动电源的发展前景提出了展望。研究设计了一种精确高效的恒定直流驱动方案。 【关键词】LED驱动电源；恒流 Constant Current drive power LED analysis and design Author: JYQ Abstract : In the energy saving technology high today, the LED lights will be lighting technology development has become the mainstream consensus. This paper introduces the characteristics of the high power LED, analyzes the basic principle of driving circuit, analysis of the present situation of LEDA drive power and the existence question, and LED to the prospect of the development of power drive is also presented. Study design a precise and efficient constant dc drive scheme. Key words: LED driving power; Constant Current 0 引言 在能源和环境问题日趋严重的今天，以具有高效、节能、环保、寿命长等特点的LED活得累人们的重视,若能以LED照明取代目前低效率、高耗能的传统照明,无疑对缓解当前越来越紧迫的能源短缺和环境恶化问题起到举足轻重的作用。LED常采用恒流驱动的形式，串联谐振变换器具有恒流特性，可将其用于实现LED的开环恒流驱动。由于LED自身的伏安特性及温度特性,使得LED对电流的敏感度要高于对电压的敏感度,这就要求用专门的电源来驱动LED。 LED即发光二极管，是全球新兴产业，LED照明灯具有巨大节能作用，每年以50%的速度增长，将会取代传统光源，从而引发人类照明史上的第四次革命，极大地改善人类的生存环境，缓解全球日益严峻的能源危机。 1 LED的介绍
高压线性恒流方案优缺点对比 随着LED大规模进入商业和家庭照明，客户对产品的性能、价格、可靠性提出了更为严格的要求。一方面要求LED的发光效率不断提高、价格不断降低,另一方面对于LED灯具寿命也提出了更多要求。在一般人的心目里，LED本身的寿命已经是非常高了，但是实际寿命却是非常低，往往是由于电源寿命低而引起,目前大部分灯具解决方案都是光源+电源+外壳方式，而且电源都类同传统开关电源原理，电路复杂，电子元件较多，生产工艺复杂，生产成本较高，故障机率较高。为了降低成本，业内多家方案公司推出高压线性恒流IC方案，此方案无需高频变压器，部分方案无需电解电容，简化了灯具的工艺流程，也达到了直接用市电驱动LED的要目的，成本也得以大大的降低。 共同优缺点如下： 优点1：无高频变压器，无EMC，低谐波； 优点2：制作成本低，方案简单，体积小； 优点3：电流负温度补偿特性，有效的保护LED发光二极管芯片； 优点4：恒流二极管ESD>8000V，所有方案可以吸收1000V雷击浪涌（90度相位）。 缺点1：不能兼顾效率和功率因素双高，只能二选一。 缺点2：电源输出是高压，产品电隔离必须得做好。 缺点3：同一款方案，不能做全电压恒流。 常见线性恒流方案如下： 一、恒流晶体管+外置MOSFET（如图一、图二） 以上方案主要是靠一颗低压的带PWM调节的恒流晶体管，通过外挂MOS来承受高压多串后线路中产生的压差，当市电电压过高时候，MOS很烫也是很正常，并且当市电升高时候电流会在一定程度会增大，电源效率高达85-90%以上，但无功率因素校正。
以上方案主要是第一种方式的升级版，优劣势如下： 1、MOS内置，并且加上温度补偿电路，外部线路更简单。 1、通过内置MOS来承受高压多串后线路中产生的压差，当市电电压突然过高时候，电流会在一定程度会增大，IC温度达到一定程度，电流调节就会启动。 2、因IC制程关系，目前正向工作电压一般是7-200V，所以有些厂家的管子当市电低于灯珠VF总电压时候会有闪烁。大部分IC耐压在90V-120V，所以在工作电压波动大或者长期电压偏高地区有一定风险性。 3、单颗IC一般在50MA以下，需要更大功率用2颗或更多颗并联。但并联的2颗因为内阻不一样，会存在功率偏向现象，某一颗会损坏快一些。 4、电源效率高达85-90%以上，但无功率因素校正。 三、RM093智能控制IC+外置MOSFET（如图五、图六） 以上方案除了电路简单外，与上面两种方案有所不同之处。 1、MOS外挂，可以根据不同功率选择不同MOS，单颗IC功率可以做更大； 2、智能IC控制，有过温自动保护、过温自动调节功能； 3、此IC最大特点是过压调节功能，可以根据自己需要设定起调点，当市电高于这个电压时候马上调节输出电流，这样不需要等待IC温度过高时候就提前调节保护灯珠和器件； 4、恒流精度高，随市电升高或降低功率波动比较小； 5、IC的工作电压-0.3V-25V均正常工作，所以当输入电压低于灯珠VF总电压时候，也不会闪烁； 6、电源效率高达90%以上，但无功率因素校正。
简单介绍 AMC7135350mA 恒流LED 驱动ic 方案汇总主要包含：1.基本典型应用。2.防反接LED 手电筒电路。3.多颗AMC7135并联驱动700mA~1A 应用。4.高电压输入驱动多颗串接LED 应用。5.通过微控制器控制 RGB 三色LED 灯。6.AMC7135主辅灯可切换的LED 矿灯应用。7.AMC713512V 输入驱动三串多并LED 应用。 AMC7135350mA 恒流LED 驱动ic 方案汇总 概述 AMC7135 堪称一款经典的降压恒流驱动芯片。平实的价格、简单的电路结构及稳定的性能着实让它的使用者们津津乐道。但是除了典型应用AMC7135还可以做更多的事，简单的东西不简单就看大家怎么去发挥它了。技术参数 350mA 恒流输出（电流档位可选） 输出开短路保护 低压差低静态电流 供电范围：2.7V~6V 2KV ESD 先进Bi-CMOS 工艺SOT89和TO252封装 AMC7135应用方案汇总见下（附电路图） 1.典型应用电路无需任何外围器件 2.防电池反接的LED 驱动电路 PACKAGE PIN OUT Supply Voltage V DD GND OUT SOT-89 V DD GND OUT TO-252 (Top View) 3.多颗AMC7135并接驱动700mA~1A 应用 3.多颗AMC7135并接驱动700mA~1A 应用
4.输入12V驱动3颗串接白光LED应用（如负载改为红光LED VF=2V，该应用则可串5颗LED） 5.通过微控制器及on/off装置配合7135实现RGB三色LED亮暗程度的控制。达到多彩混色的功能。 6.矿灯所需的主灯及辅灯可切换照明电路
恒流案大全 恒流源是电路中广泛使用的一个组件，这里我整理一下比较常见的恒流源的结构和特点。 恒流源分为流出(Current Source)和流入(Current Sink)两种形式。 最简单的恒流源，就是用一只恒流二极管。实际上，恒流二极管的应用是比较少的，除了因为恒流二极管的恒流特性并不是非常好之外，电流规格比较少，价格比较贵也是重要原因。 最常用的简易恒流源如图(1) 所示，用两只同型三极管，利用三极管相对稳定的be电压作为基准，电流数值为：I = Vbe/R1。 这种恒流源优点是简单易行，而且电流的数值可以自由控制，也没有使用特殊的元件，有利于降低产品的成本。缺点是不同型号的管子，其be电压不是一个固定值，即使是相同型号，也有一定的个体差异。同时不同的工作电流下，这个电压也会有一定的波动。因此不适合精密的恒流需求。 为了能够精确输出电流，通常使用一个运放作为反馈，同时使用场效应管避免三极管的be电流导致的误差。典型的运放恒流源如图(2)所示，如果电流不需要特别精确，其中的场效应管也可以用三极管代替。电流计算公式为： I = Vin/R1
这个电路可以认为是恒流源的标准电路，除了足够的精度和可调性之外，使用的元件也都是很普遍的，易于搭建和调试。只不过其中的Vin还需要用户额外提供。 从以上两个电路可以看出，恒流源有个定式（寒，“定式”好像是围棋术语XD），就是利用一个电压基准，在电阻上形成固定电流。有了这个定式，恒流源的搭建就可以扩展到所有可以提供这个“电压基准”的器件上。 最简单的电压基准，就是稳压二极管，利用稳压二极管和一只三极管，可以搭建一个更简易的恒流源。如图(3)所示： 电流计算公式为：I = (Vd-Vbe)/R1
LED恒流驱动简介 由于LED是特性敏感的半导体器件，又具有负温度特性，因而在应用过程中需要对其进行稳定工作状态和保护，从而产生了驱动的概念。LED器件对驱动电源的要求近乎于苛刻，LED不像普通的白炽灯泡，可以直接连接220V的交流市电。LED是2～3伏的低电压驱动，必须要设计复杂的变换电路，不同用途的LED灯，要配备不同的电源适配器。国际市场上国外客户对LED驱动电源的效率转换、有效功率、恒流精度、电源寿命、电磁兼容的要求都非常高，设计一款好的电源必须要综合考虑这些因数，因为电源在整个灯具中的作用就好比像人的心脏一样重要。 LED驱动电源把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器，通常情况下：LED驱动电源的输入包括高压工频交流（即市电）、低压直流、高压直流、低压高频交流（如电子变压器的输出）等。而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。LED电源核心元件包括开关控制器、电感器、开关元器件（MOSfet）、反馈电阻、输入滤波器件、输出滤波器件等等。根据不同场合要求、还要有输入过压保护电路、输入欠压保护电路，LED开路保护、过流保护等电路。 LED的恒流驱动 用LED作为显示器或其他照明设备或背光源时，需要对其进行恒流驱动，主要原因是： 1. 避免驱动电流超出最大额定值，影响其可靠性。 2. 获得预期的亮度要求，并保证各个LED亮度、色度的一致性 3.能有效的避免雷击，电网的浪涌，过电流，过电压的保护，使LED寿命提高。 存在问题： 要处理好散热问题，散热问题没有处理好就会影响LED寿命。 目前LED均采用直流驱动，因此在市电与LED之间需要加一个电源适配器即LED 驱动电源。它的功能是把交流市电转换成合适LED的直流电。根据电网的用电规则和LED 的驱动特性要求，在选择和设计LED驱动电源时要考虑到以下几点： 1.高可靠性 特别像LED路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便，维修的花费也大。 2.高效率 LED是节能产品，驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结构，尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降，所以LED的散热非常重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。 3.高功率因素 功率因素是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器，没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大，但晚上大家点灯，同类负载太集中，会对电网产生较严重的污染。对于30瓦~40瓦的LED驱动电源，据说不久的将来，也许会对功率因素方面有一定的指标要求。 4.驱动方式 现在通行的有两种：其一是一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路LED 供电。这种方式，组合灵活，一路LED故障，不影响其他LED的工作，但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电，LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点，但灵活性差，还要解决某个LED故障，不影响其他LED运行的问题。这两种形式，在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式，在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。 5.浪涌保护
LED 灯具关键设计问题全面分析 2011-08-06 08:08:08 关键字:LED 灯具 要设计产品, 首先要确定用谁的 LED 封装结构; 接下来考虑怎样适应这些封装形式;由我们选择的机会不多,光学结构是建立在这些封装之上的;我们很多创意不能很好的发挥。 一、半导体照明应用中存在的问题 1、散热 2、缺乏标准,产品良莠不齐 3、存在价格与设计品质问题,最终消费者选择 LED 照明,缺乏信心 4、半导体照明在电气设计方面与传统照明有很大差别,传统灯具企业需要经验/技能积累过程 5、大家都看好该市场,但是还没有规模上量 特点: 1、通过调整高精度恒流芯片,保证 LED 亮度、色度的一致性,在模块一级为下游客户提供标准的、定制的、可靠的高品质产品; 2、新老灯具设计厂家,不要过于复杂的电气设计,只需在外部加上传统的恒压电源即可工作的简洁线路设计,是最快也是最可靠方式; 3、解决 LED 照明市场大规模上量的技术和品质问题。 二、散热设计
1、最短的热传导路径,减小热传导阻力; 2、增大相互热传导面积,增加热传导速度; 3、合理的计算设计散热面积; 4、有效的利用热容量效应。 输出驱动电压选择: 20W 以内市电驱动时 48V 左右比较合适; 较大的功率市电驱动输出电压 36V 左右最合适; 离线式照明大部分是 12V 和 24V 电压。 特点: 基于串并联安全考虑出负载合适的驱动电压值,尽量统一电压值减小电源设计规格成本; 基于安规规定,产品设计要符合认证要求,流峰值不超过 42.4Vac 或直流超过60Vdc 的电压 ; 从解决 LED 照明市场大规模上量的技术和品质问题考虑。 三、最高效率后端驱动方式 当输出电压在 48V 左右时,低压差线性恒流器件恒流效率高达 99%,恒流精度±3%以内,不受任何外围器件影响;当输出电压在 36V 左右时,低压差线性恒流器件恒流效率高达 98.6%,恒流精度±3%以内, 不受任何外围器件影响; 就算在离线式照明部分, 较低的电压 12V 和 24V, 也分别有 96%和 98%的效率; 功率大小效率是相等的。
SM2082ED
管脚序号名称管脚说明 1 GND1 芯片1地 2 REXT1 芯片1输出电流值设置端 3 GND2 芯片2地 4 REXT2 芯片2输出电流值设置端 5 OUT2 芯片2电源输入与恒流输出端口 7 OUT1 芯片1电源输入与恒流输出端口 6、8 NC 悬空脚 订购信息 订购型号封装形式 包装方式 卷盘尺寸管装编带 SM2082ED ESOP8 100000只/箱4000只/盘13寸
若无特殊说明，环境温度为25°C。 符号说明范围单位 V OUT OUT端口电压-0.5 ~ +450 V I OUT OUT端口电流1~ 60 mA RθJA PN结到环境的热阻65 ℃/W T J工作结温范围-40 ~ 150 °C T STG存储温度-55 ~ 150 °C V ESD HBM人体放电模式＞2 KV 注：表贴产品焊接最高峰值温度不能超过260℃，温度曲线依据J-STD-020 标准、参考工厂实际和锡膏商建议由工厂自行设定。电气工作参数 若无特殊说明，环境温度为25°C。 符号说明条件最小值典型值最大值单位 V OUT_MIN OUT输入电压IOUT = 30mA - - 6.5 V V OUT_BV OUT端口耐压IOUT = 0 450 - - V I OUT输出电流- 5 - 60 mA I DD静态电流VOUT = 10V，REXT悬空- 0.16 0.25 mA V REXT REXT端口电压VOUT = 10V - 0.6 - V D IOUT IOUT片间误差IOUT = 20mA - ±4 - % T SC电流负温度补偿起始点- - 110 - ℃
恒流二极管及其在驱动LED中的应用 中心议题： ?二极管" title="恒流二极管">恒流二极管的基本原理、构成、参数和散热 ?恒流二极管用作LED的驱动源 ?使用恒流二极管时的性能扩张 很早就已经出现了恒流二极管，但是这种二极管并没有引起人们的关注，因为它只是用于某些仪器仪表中作为电流的标准。然而近来随着LED产业的蓬勃发展，这种二极管突然引起了广泛的兴趣。很多国外的大公司都开发出这种产品以供驱动LED，这是因为LED必须采用恒流源作为驱动的原因。下面我们将要深入讨论一下恒流二极管的性能和应用。 一．什么是恒流二极管 理想的恒流源是一种内阻为无穷大的器件，不论其两端电压为何值，其流经的电流永远不变。当然这种器件是不可能存在的。实际的恒流二极管相当于一个在一定工作电压范围内（例如25-100V），其电流恒定为某一值（例如20mA）。其等效电路如图1所示。 图1. 恒流二极管的等效电路 其内阻为Z，并联的电容大约为4-10pF。其典型的伏安特性如图2所示。 图2. 恒流二极管的典型伏安特性 它在某一个电压范围内有一段恒流区间，在这个区间，流经的电流几乎不变，VL为到达IL的电压值，IL 大约为0.8Ip，Vb为击穿电压值。但是实际的恒流二极管并不是那么理想。图3是美国Supertex的CL1恒流二极管的特性。它的电流仍然会随电压而有所增加。
图3. 实际的恒流二极管的伏安特性 恒流二极管的另一个特性就是它的温度特性，温度特性通常用相对值%/°C或绝对值μA/°C来表示。这个温度系数通常是负值。其值取决于恒流的值，恒流值越大，温度系数也越大，通常在-0.4%~-0.6%之间。为了达到恒流的目的当然不希望电流随温度变动，所以通常需要采用温度补偿措施（图4）。 图4. 恒流二极管的温度补偿措施 采用温度补偿以后就可以把电流的温度系数降低到很小的数字，例如Supertex公司的CL1的电流温度系数只有-8.5μA/°C。 二．恒流二极管的构成 最简单的恒流二极管就是采用一个结型场效应管（图5）。
X10S 1.特性 ●支持高辉调光，65536:1调光比●输入电压范围：5-46V ●单路线性恒流输出●支持PWM 调光●输出电流 20~500mA ●内置5V 稳压管●恒流精度≤3% ●过温降电流降功率保护● 封装：SOT89-5 2.应用领域 ●景观亮化LED 照明 ●DMX512芯片外扩流应用●高端汽车车灯LED 照明● 低压商业LED 照明 3.说明 X10S 是一款外围电路简洁的单路线性LED 恒流驱动器，适用于5-46V 电压范围的LED 恒流照明领域。 芯片PWM 端口支持高辉调光，能够响应60ns 超小脉宽的PWM 调光信号。芯片采用我司专利算法，为客户提供最佳解决方案，最大限度发挥灯具优势，以实现景观舞台灯高辉的调光效果，65535（256*256）级高辉调光。PWM 端口为高电平时，芯片正常工作。为低电平时，芯片输出关闭。 芯片采用线性恒流控制算法，只需两颗电阻与一颗电容，就能实现LED 恒流，且保证输出电流恒流精度≤±3％，通道之间电流偏差≤±1%；外围电路简洁，系统稳定可靠。 芯片的输出电流都通过REXT 端口电阻来设定，电流最大能到500mA 。电流能够进行PWM 高辉调光，实现65536:1调光比。PWM 端口默认上拉，内部自带100uA 上拉能力。 4.应用电路 图4.1X10S 应用电路
5. 管脚配置 图5.1X10S管脚图 注：底部为芯片地PCB布线注意覆铜散热
6.极限工作参数 7.结构框图 图7.1结构框图
8.电气特性 （除非特殊说明，下列条件均为T
9.应用说明 本芯片是一款外围电路简单的多功能平均电流型LED 恒流驱动器，适用于5-46V 电压范围的低压线性恒流LED 驱动领域。芯片采用了LDO 线性恒流控制，外围不需要传统开关电源的电感和续流二极管，输出电流精度在±3％以内；外围电路更加简洁可靠。 9.1.输出电流 输出电流由芯片通过外部的REXT 电阻进行设置，输出电流公式如下: ） （） （mA K REXT I out Ω= 1860 其中Iout 为输出电流。 9.2.芯片启动 系统上电后通过启动电阻对连接于电源引脚VCC 的电容充电，当电源电压高于 4.2V 后，芯片电路开始工作，直到VCC 端口电压稳定达到钳位电压5.2V 左右，芯片的供电电流主要有VDD 端口接入的电阻R0提供。 9.3.调光设置 PWM 端口支持超小占空比的PWM 调光，可以响应<100ns 的PWM 脉宽波形，当PWM 信号为低电平，输出关闭，当PWM 信号为高电平，输出开启，悬空的时候默认该端口为高电平输入。 9.4.VDD 供电电阻 芯片的主要是通过一个供电电阻R0到芯片VCC 提供芯片的工作电流，通常情况下，VDD 满足 下面给出常规应用的设计指导: VIN （V ）5122436R0(Ω) 100 1~2K 2~4K 3~5K 9.5.VCC 旁路电容 VCC 引脚需要并联一个1.0uF 以上的旁路电容。PCB 布板的时候VCC 电容需要紧挨着端口布局。 R I VIN VCC D ?-=
中国照明网技术论文·LED照明驱动只占照明系统成本的很小部分，但它关系到整个系统性能的可靠性。目前，美国国家半导体公司的驱动方案主要定位在中高端照明和灯饰等市场。灯饰分为室内和室外两种，由于室内灯所应用的电源环境有和转换器两种方式，所以驱动芯片的选择也要从这两方面考虑。 中国照明网技术论文·LED照明 图：可变电流和可变电压基本电路 中国照明网技术论文·LED照明 中国照明网技术论文·LED照明分为交流输入和交流输入。交流电是酒店中广泛应用的卤素灯的电源，现有的可以在保留现有交流的条件下进行设计。针对替代卤素灯的设计，美国国家半导体的主要优势是体积小、可靠性高、输出电流高达，恰好适合卤素灯灯口直径小的特点。 取代卤素灯之后，LED灯一般做成1W或3W。LED灯与卤素灯相比有两大优势：(1光源比较集中，1W照明所获得的亮度等同于十几瓦卤素灯的亮度，因此比较省电；(2 LED灯的寿命比卤素灯长。 LED灯的主要弱点是灯光的射角太窄，成本相对较高。但从长远来看，由于LED灯的寿命较长，所以还是具有非常大的成本优势。220V AC/DC转换器(例如LM5021主要锁定舞台灯和路灯市场。 图2：RFB计算 2. DC/DC转换器 目前，LED手电筒占据了DC/DC转换器的绝大部分需求量。手电筒采用的LED功率基本上是1W，供电方式包括锂电池和镍锌电池、碱性电池等。3W 手电筒的应用一直还存在一些难点，因为3W LED灯本身需要散热，散热装置的体积大，从而在一定程度上削弱了LED灯体积小的优势。此外，由于3W LED灯的电流高达 700mA，一次充电后的电池使用时间缩短。尽管如此，对于上述应用国家半导体提供LM3475、LM2623A和 LM3485等方案。 矿灯也是LED灯的主要应用领域之一，它属于特种照明行业，需要专业的认证标准，中国对LED在矿灯领域的应用一直都很重视。目前，LED设计行业存在对特种行业的需求认识不足的问题，设计中常采用一些不切
四代线性高压LED驱动方案及其发展趋势 中国半导体照明/LED产业与联盟李明峰张占松 摘要:文章对比传统开关电源驱动LED,分析无高频开关电源的线性高压LED 系统的优缺点。针对目前市场上大量涌现的线性高压驱动芯片,描述了各种类型方案及其发展趋势。针对未来高压LED关键技术和市场前景做了详细分析论述。 关键词:LED恒流控制线性高压恒流源驱动集成电路HV LEDs模组 The Trend of High Voltage Linear LED Driving Solution China Solid State Lighting Alliance Li Mingfeng Zhang Zhansong Abstract: This paper presents advantages and disadvantages of high voltage linear LED driving system compare with traditional switching power driving system. The variety of linear HV LED driving solutions are analyzed and divided into 4 generations. The future key technical and cost factors that may influence the development of HV LED market are listed and analyzed in details. Keyword:LED Constant Current Control / Linear HV LED Driving IC 一.高压LED “高压LED”,一种是LED生产厂家提供串联好的小功率LED,如图1左图所示,它只是集成LED的一种,而右图所示的集成LED和前者的主要区别是,前者是全部串联,后者是串并联。集成LED的特点是在大晶片上采用开槽的方法,将其切割成若干小LED,然后用绝缘层把这些沟槽填平,按照串并联要求铺设连接各个LED的导线。
浅谈低压差线性稳压器(LDO)的压差（Dropout）和功耗（Power Dissipation） （圣邦微电子）任明岩 摘要：本文论述了低压差线性稳压器(LDO)的基本原理和压差（Dropout）功耗（Power Dissipation） Abstract:This paper discusses Low Dropout Line Regulator（LDO）fundamental principle and Dropout，Power Dissipation 关键词：低压差线性稳压器, 压差，功耗 KeyWords：LDO, Dropout，Power Dissipation 便携产品电源设计需要系统级思维，在开发由电池供电的设备时，诸如手机、MP3、PDA、P MP、DSC等低功耗产品，如果电源系统设计不合理，则会影响到整个系统的架构、产品的特性组合、元件的选择、软件的设计和功率分配架构等。同样，在系统设计中，也要从节省电池能量的角度出发多加考虑。例如现在便携产品的处理器，一般都设有几个不同的工作状态，通过一系列不同的节能模式（空闲、睡眠、深度睡眠等）可减少对电池容量的消耗。即当用户的系统不需要最大处理能力时，处理器就会进入电源消耗较少的低功耗模式。[1]带有使能控制的低压差线性稳压器(LDO)是不错的选择。 低压差线性稳压器(LDO)的结构主要包括启动电路、恒流源偏置单元、使能电路、调整元件、基准源、误差放大器、反馈电阻网络，保护电路等，基本工作原理是这样的：系统加电，如果使能脚处于高电平时，电路开始启动，恒流源电路给整个电路提供偏置，基准源电压快速建立，输出随着输入不断上升，当输出即将达到规定值时，由反馈网络得到的输出反馈电压也接近于基准电压值，此时误差放大器将输出反馈电压和基准电压之间的误差小信号进行放大，再经调整管放大到输出，从而形成负反馈，保证了输出电压稳定在规定值上；同理如果输入电压变化或输出电流变化，这个闭环回路将使输出电压保持不变，即： V OUT=（R1+R2）/R2* V ref 产生压差的主要原因是，在调整元件中有一个P沟道的MOS管。当LDO工作时MOS管道通等效为一个电阻，R DS(ON), V DROPOUT = V IN - V OUT = R DS(ON) x I OUTR. 由此得出低压差线性稳压器(LDO)的一个重要特性，在输入电压大于最小工作电压和输出电压其标称值范围内，负载电流为零时，输出电压随输入电压的变化而变化，这就是LDO
大功率LED恒流驱动电路的设计分析与实例 虽然大功率LED现在还不能大规模取代传统的照明灯具，但它们在室内外装饰、特种照明方面有着越来越广泛的应用，因此掌握大功率LED恒流驱动器的设计技术，对于开拓大功率LED的新应用至关重要。LED 按照功率和发光亮度可以划分为大功率LED、高亮度LED及普通LED。一般来说，大功率LED的功率至少在1W以上，目前比较常见的有1W、3W、5W、8W和10W。已大批量应用的有1W和3W LED，而5W、8W和10W LED 的应用相对较少。预计大功率LED灯会在2010年上海世博会上大量应用，因此电子和照明行业都非常关注LED照明新技术的发展应用。 恒流驱动和提高LED的光学效率是LED 应用设计的两个关键问题，本文首先介绍大功率LED的应用及其恒流驱动方案的选择指南，然后以美国国家半导体(NS)的产品为例，重点讨论如何巧妙应用LED恒流驱动电路的采样电阻提高大功率LED的效率，并给出大功率LED驱动器设计与散热设计的注意事项。 驱动芯片的选择 LED驱动只占LED照明系统成本的很小部分，但它关系到整个系统性能的可靠性。目前，美国国家半导体公司的LED驱动方案主要定位在中高端LED照明和灯饰等市场。灯饰分为室内和室外两种，由于室内LED灯所应用的电源环境有AC/DC和DC/DC转换器两种方式，所以驱动芯片的选择也要从这两方面考虑。 图1：可变电流和可变电压基本电路 1. AC/DC转换器 AC/DC分为220V交流输入和12V交流输入。12V交流电是酒店中广泛应用的卤素灯的电源，现有的LED可以在保留现有交流12V的条件下进行设计。针对替代卤素灯的设计，美国国家半导体LM2734的主要优势是体积小、可靠性高、输出电流高达1A，恰好适合卤素灯灯口直径小的特点。 取代卤素灯之后，LED灯一般做成1W或3W。LED灯与卤素灯相比有两大优势：(1)光源比较集中，1W 照明所获得的亮度等同于十几瓦卤素灯的亮度，因此比较省电；(2) LED灯的寿命比卤素灯长。 LED灯的主要弱点是灯光的射角太窄，成本相对较高。但从长远来看，由于LED灯的寿命较长，所以还是具有非常大的成本优势。220V AC/DC转换器(例如LM5021)主要锁定舞台灯和路灯市场。
恒流电路 有很多场合不仅需要场合输出阻抗为零的恒流源，也需要输入阻抗为无限大的恒流源，以下是几种单极性恒流电路： 类型1：特征：使用运放，高精度输出电流：Iout=Vref/Rs 类型2：特征：使用并联稳压器，简单且高精度 输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：根据Vref不同（1.25V或2.5V）类型3：特征：使用晶体管，简单，低精度 输出电流：Iout=Vbe/Rs 检测电压：约0.6V
类型4：特征：减少类型3的Vbe 的温度变化，低、中等精度，低电压检测 输出电流：Iout=Vref/Rs 检测电压：约0.1V ～0.6V 类型5： 特征：使用JEFT ，超低噪声 输出电流：由JEFT 决定 检测电压：与JEFT 有关 其中类型1为基本电路，工作时，输入电压Vref 与输出电流成比例的检测电压Vs(Vs=Rs×Iout)相等，如图5所示， 图5 注：Is=IB+Iout=Iout(1+1/h FE )其中1/h FE 为误差 若输出级使用晶体管则电流检测时会产生基极电流分量这一误差，当这种情况不允许时，可采用图6所示那样采用FET 管 图6 Is=Iout-I G 类型2，这是使用运放与Vref （2.5V ）一体化的并联稳压器电路，由于这种电路的Vref 高达2.5V ，所以电源利用范围较窄 类型3，这是用晶体管代替运放的电路，由于使用晶体管的Vbe （约0.6V ）替代Vref 的电路，因此，Vbe 的温度变化毫无改变地呈现在输出中，从而的不到期望的精度
类型4，这是利用对管补偿Vbe随温度变化的电路，由于检测电压也低于0.1V 左右，应此，电源利用范围很宽 类型5，这是利用J-FET的电路，改变R gs 可使输出电流达到漏极饱和电流I DSS ， 由于噪声也很小，因此，在噪声成为问题时使用这种电路也有一定价值，在该 电路中不接R GS ，则电流值变成I DSS ，这样，J-FET接成二极管形式就变成了“恒 流二极管” 以上电路都是电流吸收型电路，但除了类型2以外，若改变Vref极性与使用的半导体元件，则可以变成电流吐出型电路。 附图方框内的4个电阻其数值是一样的。因此才有公式：Io=(V3-V2)/R 。由公式可看出：当V32幅度与R的数值恒定不变时，Io恒定输出且与负载电阻Load的数值大小无关（在运放的线性工作区域以内）。可以利用负载电阻为0欧姆和负载电压为1V两种状态，推演出上面运放输出端（PIN6）的电压Vo'会随负载电压Vo等比升降，从而保证定流电阻的端压与通过电流幅度恒定不变的和与输入电压的比例结果。供参考。 双运放恒流源有两个显著特点:1.负载可以接地;2.输出电流可以是双向输出或交流输出(通常以双电源供电为前提条件)。单电源供电时，双运放恒流源的第2个特长也就不存在了--即只能输出单向电流，所用运放也必须是单电源运放。当V2为零，即接地时，根据公式可计算得到输出电流的极性与流向；此时输出电流的大小、极性由V3控制(以双电源供电为前提条件) vi转换和恒流源电路图如下所示: