补偿及测量高功率LED驱动器的控制回路
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大功率led驱动电源原理大功率LED驱动电源是一种电子电源,用于提供高电流和高电压以驱动大功率LED。
其原理基本与普通LED驱动电源相似,但需要更高的功率和电压稳定性。
大功率LED驱动电源的基本原理是通过DC-DC变换器,将输入电压转换为适合LED的恒定电流和恒定电压。
下面将详细介绍大功率LED驱动电源的工作原理。
1. 输入电压稳定性:大功率LED驱动电源需要具备较高的输入电压稳定性,以保证驱动电路的正常工作。
常见的输入电压为AC 220V,需要经过整流、滤波和电压稳定器等处理过程,提供稳定的直流电压。
2. 开关电源转换:为了满足大功率LED的驱动需求,常采用开关电源转换器作为大功率LED驱动电源的核心。
开关电源通过快速开关元件(如MOS管)的开关动作,将输入电压转换为高频脉冲信号。
3. 变压器变换:高频脉冲信号经过变压器的变换,提供所需的高电压或高电流输出。
由于大功率LED通常需要较高的电流,所以常采用大电流变压器。
4. 恒流驱动:大功率LED驱动电源需要提供恒定的电流,以保证LED的亮度稳定性和寿命。
为了实现恒流驱动,常通过反馈控制电路对输出电流进行监测和调节,并与输入信号进行比较,实现恒定电流输出。
5. 输出电压调节:大功率LED的驱动电压需求通常在几十伏到几百伏之间,因此需要对输出电压进行调节。
常见的调节方式包括使用稳压二极管、电阻或开关稳压等。
总之,大功率LED驱动电源通过DC-DC变换器、开关电源转换器、变压器变换等关键部件实现对高电压和大电流的转换和稳定输出。
这样能够满足大功率LED的驱动需求,保证其正常工作和长寿命。
大功率led驱动电源电路图详解采用变压器将高压变为低压,并进行整流滤波,以便输出稳定的低压直流电。
开关恒流源又分隔离式电源和非隔离式电源,隔离是指输出高低电压隔离,安全性非常高,所以对外壳绝缘性要求不高。
非隔离安全性稍差,但成本也相对低,传统节能灯就是采用非隔离电源,采用绝缘塑料外壳防护。
开关电源的安全性相对较高(一般是输出低压),性能稳定,缺点是电路复杂价格较高。
开关电源技术成熟,性能稳定,是目前LED照明的主流电源。
关于“大功率led驱动电源电路图详解”的详细说明。
1.大功率led驱动电源电路图详解1、开关恒流源采用变压器将高压变为低压,并进行整流滤波,以便输出稳定的低压直流电。
开关恒流源又分隔离式电源和非隔离式电源,隔离是指输出高低电压隔离,安全性非常高,所以对外壳绝缘性要求不高。
非隔离安全性稍差,但成本也相对低,传统节能灯就是采用非隔离电源,采用绝缘塑料外壳防护。
开关电源的安全性相对较高(一般是输出低压),性能稳定,缺点是电路复杂价格较高。
开关电源技术成熟,性能稳定,是目前LED照明的主流电源。
2、线性IC电源采用一个IC或多个IC来分配电压,电子元器件种类少,功率因数、电源效率非常高,不需要电解电容,寿命长,成本低。
缺点是输出高压非隔离,有频闪,要求外壳做好防触电隔离保护。
市面上宣称无(去)电解电容,超长寿命的,均是采用线性IC电源。
IC驱电源具有高可靠性,高效率低成本优势,是未来理想的LED驱动电源。
3、阻容降压电源采用一个电容通过其充放电来提供驱动电流,电路简单,成本低,但性能差,稳定性差,在电网电压波动时及容易烧坏LED,同时输出高压非隔离,要求绝缘防护外壳。
功率因数低,寿命短,一般只适于经济型小功率产品(5W以内)。
功率高的产品,输出电流大,电容不能提供大电流,否则容易烧坏,另外国家对高功率灯具的功率因数有要求,即7W以上的功率因数要求大于0.7,但是阻容降压电源远远达不到(一般在0.2-0.3之间),所以高功率产品不宜采用阻容降压电源。
大功率LED驱动电源方案分享之调光电路设计
昨天我们为大家分享了一种新型的LED电源设计方案,该方案主要利用光控电路进行整体电源设计。
昨天我们主要分享的是这一大功率LED驱动电源方案的驱动电路设计思路,并进行了简要的分析和介绍。
今天我们将会重点就这一方案的调光电路设计思路,进行详细的分析,下面我们就来详细的看看吧。
LED驱动电源的温度补偿及调光电路
我们都知道,当LED周边的温度较高的时候,LED本身的热度就会更高。
在这种情况下,LED的使用寿命就会受到一定的影响。
为了将这种影响降低,我们会采取一些补救办法,比如电路温度补偿。
由于LED的驱动电流设计为不随温度变化的恒流源,当LED周围温度低于安全温度点时,输出最高容许电流并保持不变。
当LED周围温度高于安全温度点时,工作电流就不在安全区内,这将导致LED的性能远低于标称数值。
图1 LED电源温度补偿及调光电路图
在图1当中,我们能够看到电路温度补偿功能的原理。
电路温度补偿功能的实现主要依靠的事AVR单片机和MBI1802芯片,从图中可知,通过电路温度补偿,能够比较精准的调整LED亮度。
主要原理如图所示,采用AVR 单片机及MBI1802芯片的工作电压为5V,通过MBI1802的一个外部电阻器Rext,可以调节输出电流的范围为40~360mA,在特定的光照下,只要不超过LED的额定电流,可随意输出电流,这样用户可以灵活的控制LED的光强度。
同时,MBI1802芯片的第七脚连接AVR单片机,根据温度传感器。
led电流补偿电路你有没有发现,家里的LED灯一旦亮得太亮或者太暗,时间久了,居然会变得不太稳当?有时候一闪一闪的,像个调皮的小精灵,有时候又黑乎乎的,像是被关进了黑屋子,根本不想给你光明。
其实啊,这就是电流不稳定的罪魁祸首。
你别看它小小一个LED灯,实际上它背后可是有着一大堆电路在默默工作。
像这种小小的电流波动,要是不给它们好好“安抚”一下,灯光迟早就会出问题。
想解决这个问题,也没有什么特别复杂的法子,今天咱们就聊聊一个简单又实用的办法——LED电流补偿电路。
说到LED电流补偿电路,首先得了解一下电流对LED灯的重要性。
你可以把LED灯看作一个“贵族”,特别娇气,电流稍微不对,它就能给你“罢工”了。
电流太大,LED灯就像吃了过多的甜食,不仅不能长命,反而会变得“短命”;电流太小,灯光又不够亮,甚至整个人都不高兴。
解决这个问题的核心,就是要保持LED灯的电流稳定。
那怎么办呢?这就得靠LED电流补偿电路来撑场子了。
LED电流补偿电路的任务就是“给LED灯吃上一颗安神药”,帮助它稳定电流,避免出现电流波动大的情况。
你可以把这电路想象成一个调皮的“照顾者”,它总是密切关注LED灯的状态,一旦电流有点跑偏,它就立马调整,让LED灯恢复平稳的状态。
说到这里,可能有人会问:“这个电路能做到吗?”答案是,当然能!这个电路就像是LED灯的贴心小管家,时刻帮忙调节、稳定电流。
LED电流补偿电路的工作原理并不复杂。
最简单的,它通常包括一个恒流源。
就像你家里那个水管道,恒流源就像是水管里的阀门,确保水流一直保持在一个合适的流速。
这个恒流源通过检测LED灯的电压和电流,一旦发现不对劲,立马调整电流值。
这种电流补偿电路有点像你在开车时自动巡航控制,一旦车速超过设定的值,系统就会自动调整,确保车速稳定。
说到这里,你可能还会好奇,这种电路到底有什么用?嗯,简单来说,它让LED灯更耐用。
你想啊,LED灯的寿命本来就不长,尤其是经常受电流波动的“折磨”。
oled驱动补偿电路
OLED显示器是一种基于有机发光材料的显示技术。
在使用OLED显示器时,可能会遇到像素失真的问题,其中一个常见的问题是亮度不均匀。
为了解决这个问题,可以使用OLED 驱动补偿电路。
OLED驱动补偿电路是一种用于调整和平衡OLED显示器像素亮度的电路。
它会通过测量和比较不同像素的亮度,然后根据比较结果对驱动电流进行调整,以达到均匀亮度的效果。
通常,OLED驱动补偿电路包括以下几个组成部分:
1. 亮度传感器:用于测量不同像素的亮度水平。
2. 比较器:用于比较不同像素的亮度,并产生可调整的电压或电流信号。
3. 控制电路:接收并处理比较器输出的信号,然后调整OLED 驱动电流。
4. 驱动电路:根据控制电路的信号,调整OLED驱动电流,以实现均匀亮度显示。
通过使用OLED驱动补偿电路,可以显著改善OLED显示器的表现,使其在各个像素点上都具有相同的亮度。
这样可以提高图像质量,并且减少亮度差异对视觉感知的影响。
总结来说,OLED驱动补偿电路是一种用于调整OLED显示器像素亮度的电路,通过测量和比较亮度,然后调整驱动电流,以达到均匀亮度显示的效果。
大功率激光器驱动电源的闭环控制与补偿摘要:随着近年来激光技术的应用水平以及研发技术不断提升,各类激光器设备在各个领域内都得到了极为广泛的应用,但是考虑到车载使用条件下的高能激光设备,需要稳定的电网供电作为支持,因此其本身作为激光器电源储能装置相对而言需要更高的应用效率,并且能耗的消耗总量较大。
本文综合采用了状态空间平均方法对大功率激光器恒流驱动电源的工作模式建立了等效化处理后的小信号模型,并构建了相应的闭环控制系统,通过集成化的控制芯片UCC28950设计,分析其所需要的控制电路基本功能,综合考虑了自动控制原理所构成的系统补偿网络控制效果,确保整体形成闭环系统网络能够具备良好的抗干扰特点以及瞬时动态化的控制效果。
关键词:激光器;恒流电源;整流电路;模型前言:一般而言,大功率半导体激光器的驱动设备一般需要稳定度较高、纹波较低的恒流电源作为支撑,但是考虑到在构建反馈网络设计的过程中往往需要恒流电源作为吃吃,实际工作的过程中驱动装置容易由于外部因素的影响而出现不稳定的状态。
本文采用全桥零压开关移相技术作为核心,分析构建DC-DC功率模块的工作效果,综合运用状态空间平均法建立全波整流电路的信号模型,并且确保整体的功率模块能够形成双环控制系统,在控制过程中可以通过开关管占空比的变化情况建立自控网络,并基于Matlab工具实现辅助控制,为大功率半导体激光器的自动控制提供有效的支持。
1 状态空间法建立移相全桥倍流整流电路的小信号数学模型恒流型DC-DC功率模块的功能性具体包括功率变换、输入滤波、输出整流滤波三个组成部分,不同部分构建的主电路模块所提供的辅助电源能够为电路的供电提供必要的低压电源作为支持,并且其构成的控制电路是本次研究过程中的重要部分。
1.1 恒流驱动电源的主要技术参数实际控制过程中应该明确主电路参数设定在标准值,其中变压器的变比倒数应该满足比例为1:2的基本条件,设置负载电阻R=3.1Ω,确定输出滤波电感大小前后相同为80μH,滤波控制过程中的电容参数大小满足3400μF-3700μF之间。
大功率LED驱动的温度补偿技术作者:矽恩微谢希热管理对于大功率LED的性能至关重要,本文介绍用于LED热管理的温度补偿技术,并对不同LED驱动器的温度补偿方案进行详细分析。
与其它的灯源相比,大功率LED会产生严重的散热问题,这主要是因为LED不通过红外辐射进行散热。
一般而言,用于驱动LED的功耗有75%~85%最终转换为热能,过多的热量会减少LED的光输出和产生偏色,加速LED老化。
因此,热管理是LED系统设计最重要的一个方面。
LED系统生产商通过寻求优化的散热器、高效印制电路板、高热导率外壳等来应对这一挑战。
但是,工程师们需要改变他们的理念,热管理并不是机械设计师的专利,电子工程师同样可以进行热管理设计。
实践证明,通过电路实现温度补偿功能进行热管理是一个既经济又可靠的方法。
温度补偿原理一般而言,大功率LED的产品规格书中都会标明不同环境温度(或LED焊点的温度)下的最高容许输出电流(如图1)的曲线图。
当周围温度低于安全温度点,输出最高容许电流保持不变;当高于安全温度点,输出最高容许电流随周围温度升高而降低,即所谓的降额曲线。
为确保LED的性能寿命不受影响,必须保证LED工作在降额曲线与横、纵坐标轴所包络的安全区内。
图 1 LED降额曲线但是,目前大多数LED灯具生产商都将LED的驱动电流设计为不随温度变化的恒流源,因此,当LED周围温度高于安全温度点时,工作电流就不在安全区内,这将导致LED的寿命远低于规格书的数值甚至直接损坏。
而LED周围温度过高是由LED自身发热导致,目前有两个办法可以解决这个问题。
一种办法是使用导热性更好的散热装置,减小LED芯片至环境的热阻,控制LED内部温度不至比环境温度高太多,但这需要较高的成本。
此外,难以避免的问题是,当散热装置使用一段时间后在灯体外壳的散热片上沉积灰尘,以及铝合金基敷铜板上连接铜层和铝基板的介质层老化脱胶都将导致热阻较大幅度地上升,导致整体散热性能下降。
大功率LED恒流驱动电路的设计分析与实例大功率LED恒流驱动电路是一种用于供电给高功率LED灯的电路,其主要功能是保证LED灯的亮度和寿命稳定,并提供可靠的电流供应。
在设计和分析大功率LED恒流驱动电路时,需要考虑电路的功率、效率、稳定性、保护措施等方面的因素。
本文将介绍大功率LED恒流驱动电路设计的分析与实例,并探讨其重要考虑因素。
首先,大功率LED恒流驱动电路的设计要考虑电源的选择。
由于大功率LED需要较高的电流和电压供应,常见的电源如开关电源或恒流电源可满足要求。
开关电源具有调节和保护功能,但也存在噪音和电磁干扰等问题。
而恒流电源具有稳定的电流输出,但需要进行功率调节以适应不同的照明需求。
其次,大功率LED恒流驱动电路的设计还需考虑恒流源的选择。
恒流源可采用电流源或电压源,其中电流源更常用。
电流源可采用电流反馈调节的方式,通过采样和比较输入和输出电流来实现恒流输出。
电流反馈调节可采用稳压二极管或运放等方式,实现电流控制。
此外,大功率LED恒流驱动电路的保护措施也需要考虑。
由于LED灯具的亮度和寿命对电流的稳定性要求较高,因此需加入过流保护、过压保护和短路保护等功能。
过流保护可通过采用电阻、保险丝或电流检测电路来实现;过压保护可通过电压检测电路实现;短路保护可通过故障检测电路实现。
这些保护措施可提高电路的稳定性和可靠性。
最后,以一款具体的大功率LED恒流驱动电路为例进行分析。
该电路采用开关电源作为电源,并使用电压型恒流源。
电流反馈调节采用稳压二极管。
保护措施包括过流保护、过压保护和短路保护。
采用超级二极管进行过压保护,电源采用恒定输出电压的可调模式。
过流保护采用电流检测电路,通过检测电流超过一定值时,自动切断电源。
短路保护采用故障检测电路,通过检测负载端是否接通来实现。
在实际应用中,大功率LED恒流驱动电路的设计还需考虑效率问题。
高效率的恒流驱动电路可以减少能源消耗和热量产生,提高整个LED照明系统的效率。
大功率LED驱动的温度补偿技术与其它的灯源相比,大功率LED会产生严重的散热问题,这主要是因为LED不通过红外辐射进行散热。
一般而言,用于驱动LED的功耗有75%~85%最终转换为热能,过多的热量会减少LED的光输出和产生偏色,加速LED老化。
因此,热管理是LED系统设计最重要的一个方面。
LED系统生产商通过寻求优化的散热器、高效印制电路板、高热导率外壳等来应对这一挑战。
但是,工程师们需要改变他们的理念,热管理并不是机械设计师的专利,电子工程师同样可以进行热管理设计。
实践证明,通过电路实现温度补偿功能进行热管理是一个既经济又可靠的方法。
温度补偿原理一般而言,大功率LED的产品规格书中都会标明不同环境温度(或LED焊点的温度)下的最高容许输出电流(如图1)的曲线图。
当周围温度低于安全温度点,输出最高容许电流保持不变;当高于安全温度点,输出最高容许电流随周围温度升高而降低,即所谓的降额曲线。
为确保LED的性能寿命不受影响,必须保证LED工作在降额曲线与横、纵坐标轴所包络的安全区内。
图1 LED降额曲线但是,目前大多数LED灯具生产商都将LED的驱动电流设计为不随温度变化的恒流源,因此,当LED周围温度高于安全温度点时,工作电流就不在安全区内,这将导致LED的寿命远低于规格书的数值甚至直接损坏。
而LED周围温度过高是由LED自身发热导致,目前有两个办法可以解决这个问题。
一种办法是使用导热性更好的散热装置,减小LED芯片至环境的热阻,控制LED内部温度不至比环境温度高太多,但这需要较高的成本。
此外,难以避免的问题是,当散热装置使用一段时间后在灯体外壳的散热片上沉积灰尘,以及铝合金基敷铜板上连接铜层和铝基板的介质层老化脱胶都将导致热阻较大幅度地上升,导致整体散热性能下降。
另一种办法是使LED工作在安全区边际,这样既满足在安全温度点内输出电流、输出功率工作在额定状态且恒定,而且在高于安全温度点输出电流按比例下降进行负补偿,保证LED使用寿命,这就是温度补偿的含义。
大功率LED高频驱动电路的工作原理与设计方案摘要:由于白光LED具有低成本、长寿命和小体积的特性,被迅速应用到了照明和背光等领域,其驱动电路也层出不穷,但大多数驱动源都没有解决效率不高,LED发光亮度不一致,发热量大等问题;该文提出了一种基于恒流二极管的大功率LED高频驱动方案,以带可控端的2THL系列恒流二极管为驱动元件,通过在控制端输入高频脉冲小信号控制恒流二极管通断,从而实现高频恒流驱动大功率LED这一目的;调节脉冲信号占空比即可实现LED调光;该文设计的驱动电路不仅能够保证LED持续、稳定、高效地工作,在一定程度上减小了LED芯片发热量,提高了LED灯具使用寿命,并且对输入电源要求不高,整体可以节能40%左右;近几年来随着白光LED,特别是大功率白光LED的出现,LED作为一种新型绿色照明光源具有体积小、机械强度大、功耗低、寿命长,便于调节和控制以及无污染等特征,目前被应用到了汽车灯、交通灯、背光和照明等领域;由于LED具有工作电压低,电流随电压指数增加等特点,传统电源一般都不能直接给LED供电;LED驱动器应具有直流控制、高效率、调光、过压保护、负载断开、小型及简易使用等特点;笔者设计大功率LED驱动电路是基于2THL系列恒流二极管的恒电流驱动方式;通过引入高频控制信号缩短单位时间内的通电时间以减小LED 芯片发热量,提高LED发光效率;1LED工作特性目前市面上的大功率LED单颗功率从1W到几百瓦不等,由于1W以上大功率LED大多是以1WLED管芯为基础封装成的,在此主要介绍一下1WLED的工作特性;a1W白光LED工作特性曲线bLED发光强度与电流关系曲线cLED电流与工作温度关系曲线图11W高亮度LED特性曲线图1a为1W高亮度LED正向压降VF和正向电流IF的关系曲线;由曲线可知当正向电压超过某个阈值约2V时即LED导通后,在一定电压范围内LED的电流是成指数上升的;VF的微小变化会引IF有较大的变化,从而引起亮度的较大变化;另外LED的PN结是负温度系数的,随着温度升高LED的势垒电势降低;若采用恒压驱动方式就不能保证LED亮度一致性,同时还会影响LED的可靠性、寿命和光衰;因此目前绝大部分LED驱动都采用恒流的方式;从图1bc可以看出LED亮度L与正向电流IF成正比:L=KI m FK为比例系数;LED 具有亮度饱合特性,所以LED正向驱动电流应小于其标称电流;另外,亮度还与环境温度有关,环境温度升高PN结复合率ηc下降,亮度降低;随着LED持续点亮PN温度会迅速升高,导致LED发光强度迅速降低产生光衰,当温度上升到一定高度后LED的PN结会很快烧坏;因此在设计LED驱动源时除了要保证LED恒流驱动外,还要考虑减小LED发热量;2恒流二极管恒电流二极管是一种硅材料制造的基础电子器件;正向恒电流导通,反向截止,输出恒电流;器件按极性接入电路回路中,回路即可达到恒流的效果,应用简单,实现了电路理论和电路设计中的二端恒流源;本驱动电路中使用的为博越公司的2THL系列恒流二极管,具有如下特性:1输出恒定电流1~300mA;2恒定电流的启始电压低3~3.5V;3恒流电压范围大25~100V;4在恒流电压范围内,电流相对变化10%;5动态电阻4k~160k;6响应时间快tr<50ns,tf<70ns;7极限使用电压20~100V;2THL系列恒流二极管带有一个控制端,可以用来调节输出电流;图2为2THL 系列恒流二极管输出特性曲线;图22THL系列恒流二极管特性曲线3高频LED驱动电路基于半导体恒流二极管的高频大功率LED驱动电路的结构图如图3所示;其中Q1为2THLXXX系列恒流二极管,LD1为LED,D1为普通二极管锗管;VCC为直流电源,D1负极输入为高频脉冲;电路工作原理是当普通二极管D1反向端为低电平时,2THL恒流二极管关断,LED熄灭;当普通二极管反向端为高电平时,恒流二极管导通输出一个大电流,LED点亮;由于人眼视觉障碍,感觉不到LED亮度变化;通过调整脉冲的占空比即可调节LED亮度;图3高频大功率LED驱动电路结构图驱动1W以上LED时一般采用2THL300恒流二极管,输出电流为300~350mA,最大使用电压为20~40V,为了提供更大电流可以将多个恒流二极管并联使用,并联以后输出电流为各个恒流二极管标称电流之和;2THL系列恒流二极管不同型号之间可以并联使用如一个2THL050和一个2THL300并联输出电流为350~400mA,值得注意的是不同型号恒流二极管并联以后,最大使用电压由标称最大的恒流二极管决定;图4为恒流二极管并联连接方式;由于2THL系列恒流二极管控制端与负极端存在一个PN结正向压降约为0.7V,为了使输入高频脉冲为0电平时恒流二极管完全关断,D1应使用管压降0.2V的锗材料二极管;图4恒流二极管并联连接方式图大功率白光LED主要应用在装饰照明、建筑照明、景观照明及大屏幕显示背光源等许多场合;在这些场合下,宜采用工频市电供电;白光LED的正向工作电压范围通常为3.2~4V,若采用交流市电供电,必须先进行AC/DC和DC/DC两步转换;驱动20W以下的LED,VCC可以采用简易的开关电源;开关电源具有效率高、功耗小、输出电压稳定、体积小等特点;由于20W以上的开关电源一般结构复杂、体积较大、制造成本较高,因此驱动20W以上LED时VCC宜采用工频变压器式线性直流电源;由于2THL恒流二极管的工作电压范围比较宽3~40V,耐瞬间冲击电压100V,因此在设计工频变压器线性直流电源时可以简化稳压电路;锗管D1负极端输入除了高频脉冲方波外,还可以是其他类型的高频信号;在实际应用中为了便于调光一般使用高频方波脉冲信号;实验表明大功率LED在高频驱动下发光亮度与持续恒流驱动相比变化不大,但发热量却有明显的下降;LED在一个脉冲周期内只有高电平时才导通发光产生,而在低电平时LED熄灭,此时LED热量迅速辐射出去;频率越高单位时间内LED与空气热交换次数越多,LED芯片温度越低;为了散热大功率LED芯片大多数是贴装在铝基板上的,铝基板与空气之间主要是通过对流的方式进行热传递的;LED持续点亮时,LED芯片温度变化缓慢,铝基板附近一个区域内有一个温度梯度,形成层流区域;LED在高频驱动下芯片温度会不断地变化,温度梯度被打破,铝基板附近就形成了湍流区域;由热力学知识可知湍流的对流换热系数远远大于层流的对流换热系数,那么在单位时间内铝基板向湍流区域发散的热量就要远远大于层流区域;由此可知LED在高频驱动下发热量比持续导通时低;这样采用高频驱动方式LED可以有效地降低芯片的温度,从而减小LED光衰,延长LED使用寿命,另外也有助于简化LED灯具的散热设计;由于受到LED和驱动器件的响应时间的限制,以及高频本身会引起器件发热,采用基于恒流二极管高频驱动源的频率应小于2MHz;LED调光主要有模拟调光和PWM调制调光两种方式;由于LED在低电流时会产生色衰,因此模拟调光一般不常用;PWM调制通过改变脉冲占空比来实现,调节二极管D1负极输入高频脉冲的占空比,即可实现LED调光;图5基于恒流二极管的5W白光LED高频驱动电路图5为基于恒流二极管的5W白光LED高频驱动电路;高频自激式开关电路将交流市电转换为20V直流电,经恒流二极管2THL300后输出电流恒定为300mA;在开关电路中高频变压器磁芯为EE16,原边N1绕制12圈,N2绕制210圈,副边绕制40圈;D5为6.2V稳压二极管,用以稳定输出电压,Q1为功率型开关管MJE13003,D16为锗管;由NE555构成频率为200kHz占空比1/6~5/6可调的高频脉冲发生电路,用来控制恒流二极管通断;5颗1W白光LED串联,每颗LED电流相同,发光亮度一致;调节可调电阻R9实现PWM调光;4小结笔者介绍的高频LED驱动电路使用恒流二极管实现了LED的高效恒流驱动;由于恒流二极管的工作电压范围比较宽,在输入直流电压大范围波动时,驱动电路仍然能够保证恒定电流输出,且不会因负载短路而烧毁;通过调节高频脉冲信号的占空比很容易实现调光,并且不会出现LED色度偏移现象;采用高频方式驱动减小LED的发热量,从而简化了LED灯具的散热设计;另外采用高频恒流驱动方式相比持续恒流驱动可以节省40%左右的电能,达到了高效节能的目的;主要创新点是通过在驱动回路中串入大电流恒流二极管,实现驱动源恒电流输出;高频脉冲信号控制恒流二极管通断,瞬态驱动大功率LED,有效地降低了LED芯片发热,节能40%左右;。
补偿及测量高功率LED驱动器的控制回路
数学模型一直都有助于判定特定设计的最佳补偿组件,然而,补偿WLED 电流调节升压转换器的情况,则与补偿被设定为调节电压的相同转换器略微不同。
以传统的方法测量控制回路相当不便,因为回馈(FB) 引脚的阻抗不高,而且缺乏上端FB 电阻。
在参照 1 中,Ray Ridley 展示了简易小信号控制回路模型,适用于具备电流模式控制的升压转换器。
下文说明Ridley 模型应如何修改才能适用于WLED 电流调节升压转换器,同时,也将说明如何测量升压转换器的控制回路。
回路组件
如图1 所示,为了从输入电压提供较高或较低的调节输出电压,任何可调式DC/DC 转换器都能够加以修改。
在这类配置中,如果假设ROUT 纯粹是电阻负载,则VOUT = IOUT × ROUT。
当DC/DC 转换器用来给LED 供电时,它会借着调节下端FB 电阻控制通过LED 的电流,如图 2 所示。
由于负载本身(LED) 取代上端FB 电阻的缘故,传统的小信号控制回路公式不再适用。
DC 负载阻抗为
然而,从小信号的角度来看,负载阻抗包含REQ 以及位于ILED 的LED 动态阻抗rD。
虽然某些LED 制造商提供不同电流量的rD标准值,不过判定rD 的最好方法是从所有制造商提供的LED I-V 标准曲线得出该值。
图 3 显示OSRAM LW W5SM 高功率LED 的I-V 曲线范例。
rD 值是动态(或小信号) 数量,其定义为电压变化除以电流变化,也就是rD = ΔVFWD/ΔILED。
若要从图 3 得出rD,只需要从VFWD 与ILED 的起始。
LED驱动的环路补偿是指通过对LED驱动电路的电压或电流进行反馈控制,对LED驱动电路的输出进行调节,以达到稳定和精确的输出电压或电流的技术方案。
在实际应用中,LED驱动的环路补偿可以有效地提高LED的光效和使用寿命,同时保证LED输出的稳定性和精确性。
一、环路补偿的原理LED驱动电路的环路补偿是指采用反馈控制的方法,将输出信号与参考信号进行比较,从而控制输出电流或电压的大小和稳定性。
具体来说,LED驱动电路的环路补偿包括两个部分:反馈环路和控制器。
反馈环路是指将LED输出的电流或电压回馈到控制器中,与控制器生成的参考信号进行比较,并通过控制器对LED驱动电路进行调节,使输出电流或电压达到设定值。
反馈环路通常采用电阻、电容、电感等元件构成,通过调整这些元件的参数,可以改变反馈环路的反馈系数,从而改变整个LED驱动电路的稳定性和精确度。
控制器是指根据反馈信号和设定信号之间的差异,生成一个控制信号,用来调节LED驱动电路的输出电流或电压。
控制器通常采用运算放大器、比较器、数字处理器等元件构成,通过调整这些元件的参数,可以改变控制器的增益和响应速度,从而改变整个LED 驱动电路的动态性能和稳定性。
二、环路补偿的优点1.提高LED的光效LED驱动电路的环路补偿可以有效地提高LED的光效。
LED驱动电路的输出电流和电压与LED的发光强度和光效密切相关,通过对LED驱动电路进行环路补偿,可以调节LED的电流和电压,使其达到最佳的发光效果和光效。
同时,环路补偿也可以提高LED的色温和色彩准确度,从而满足不同应用场合的需求。
2.延长LED的使用寿命LED驱动电路的环路补偿可以有效地延长LED的使用寿命。
LED 的使用寿命受到温度和电流等因素的影响,LED驱动电路的环路补偿可以通过调节输出电流和电压,使LED的工作条件更加稳定和合理,从而延长LED的使用寿命。
3.提高LED输出的稳定性和精确度LED驱动电路的环路补偿可以有效地提高LED输出的稳定性和精确度。
电源芯片大功率LED灯驱动电源的电路原理图LED光源作为一种新型绿色光源,由于其具有耗电量低、寿命长、反应速度快、高效节能等优点,已被越来越广泛的应用。
而如今随着大功率LED的快速发展,大功率LED已经成为在各种照明场合成为主流照明光源,LED驱动电源将逐渐成为LED灯的可靠性与寿命的决定性因素,今天华强北IC代购网工程师简单分析一种基于TNY279电源芯片和NCS1002控制器的大功率LED驱动电路原理图应用,供大家学习。
TNY279电源芯片介绍本设计采用TNY279电源芯片作为开关电源的控制芯片,TNY279电源芯片在一个器件上集成了一个700V 高压MOSFET开关和一个电源控制器,与普通的PWM控制器不同,它使用简单的开/关控制方式来稳定输出电压。
控制器包括一个振荡器、使能电路、限流状态调节器、58V稳压器、欠电压即过电压电路、限流选择电路、过热保护、电流限流保护、前沿消隐电路。
该芯片具有自动重启、自动调整开关周期导通时间及频率抖动等功能。
2电路的工作原理分析电源的核心部分采用反激式变换器,结构简单,易于实现。
整体设计电路图输入整流滤波电路考虑到成本、体积等因素,改善谐波采用无源功率因数校正电路,主要是通过改善输入整流滤波电容的导通角方式来实现。
具体方法是在交流进线端和整流桥之间串联电感,如图1所示C1、C2、L1、L2组成一个π型电磁干扰滤波器,并使用填谷电路填平电路,减小总谐波失真。
填谷电路由D1、D2、、D3、C3、C4、R3组成,限制50Hz交流电流的3次谐波和5次谐波。
经整流及滤波的直流输入电压被加到T1的初级绕组上。
U1(TNY279)中集成的MOSFET驱动变压器初级的另一侧。
二极管D4、C5、R6组成钳位电路,将漏极的漏感关断电压尖峰控制在安全值范围以内。
齐纳二极管箝位及并联RC的结合使用不但优化了EMI,而且更有效率。
反馈电路设计NCS1002是一款恒流恒压次级端控制器。
大功率led驱动电路图升压稳压器当LED系统的输入电压小于应用中的整个串联串的最小正向电压降时,则需要一个升压稳压器。
在低功率应用中,普遍采用的是开关电容升压转换器,但是,当电流约为100mA或以上时,它们的效率会迅速下降。
感应升压稳压器也需要一部分输入电压并提供更高的输出电压,用感应器作为能量存储元件在高增压比(在这里,VO 远远大于VIN)和1至10安培的输出电流范围内可以提供高效率。
在所有开关电源拓扑中,只有降压稳压器更有效。
这是因为只有降压-升压稳压器在它们的开关循环的一部分中将输入电压与输出端连接起来。
给出用于驱动一个LED阵列的典型升压稳压器的电路图。
如图3a和3b所示的降压电路,以前允许在输出电流中动态移动的同时调节输出电压的系统,现在已经转换为允许在输出电压中动态移动的同时保持输出电流的系统。
采用美国国家半导体的LM5020的典型升压LED驱动 .降压稳压器当整个串联或串并联串中的LED系统的输入电压大于最大的正向电压降时,可选择的最佳功率拓扑是标准降压稳压器。
降压转换器(如图3a所示)由于带有输出感应器,所以是驱动恒流的理想选择。
电感电流波纹DiL在降压转换器的设计中是一个已知的、受控制的量。
在三种标准DC-DC转换器拓扑(降压、升压和降压-升压)中,只有降压转换器有与LED驱动中的平均负荷电流或IF 相等的平均电感电流。
不管采用哪种控制方法,事实上,输出电流不会在开关循环的任何部分中发生瞬态变化,这使得恒定电压源向恒定电流源的转换变得更加容易。
再说详细一些,许多基于降压转换器的恒流电路都可以在没有输出电容的情况下运行。
图3a:带有输出电容的降压稳压器图3b: 不带输出电容的降压稳压器在带有稳压器的电路中,采用开关稳压器设计电流源有两大标准:输出电流(DiL)的平均精确度以及DC组件顶部的波纹或AC电流。
平均输出电流的公差取决于电流传感电路(包括电流传感电阻)的精确度和IC内部参考电压的精确度。
1. 测试步骤
关于LED的驱动器测试主要有以下步骤:
1、在电路板的输入端输出端接入导线,要注意火线与零线之间的距离要尽量分
开,以免造成安全事故。
2、在电路板输入端先接入一个大型的变压器,并在变压器的输出端放置电压表
来测电压。
3、在整流桥的输出端与整个电路板的输出端分别接入一定长度的灯带(要特别
注意灯带插入口的正负极,避免接错)。
4、线路接好之后即可开启电源(注意保持安全距离,单手握持变压器的转盘,
从零伏开始微微旋转,慢慢加大电压,随时注意观察各个电压表上的电压示
数)。
5、当电压增大到一定值以后要放慢速度(电压值增加到五十伏左右时应当停止),
仔细观察板子与灯带的变化。
6、若灯带没有反应,则用电压表依次测量板子上各个模块的输入输出电压值,
以此来确定各个模块的电路是否正常。
2. 测试结果
测试结果如下:
随着电压的增加可听到轻微的滋滋声,同时变压器输出位置的电压表示数在逐步增加,输出端的电压表示数有轻微的跳动。
整流桥的LED灯带预先发光,当电压增加到一定值后,处于电路板输出端的LED灯带也开始发亮。
大功率LED的驱动电路的设计与实现摘要:LED(light emitting diode)即发光二极管,是一种用途广泛的固体发光光源,可以将电能转化为光能。
从消耗功率来讲,通常把毫瓦级LED称为小功率LED,把瓦级LED称为大功率LED。
LED 具有节能、环保、使用寿命长,体积小,使用低压直流电即可驱动,显色性高(不会对人的眼睛造成伤害)等优点,LED被广泛应用在背光源、照明、电子设备、显示屏、汽车等五大市场。
本设计采用恒流驱动方式作为LED 驱动电路,提出一种基于恒流驱动芯片PT4115的高效率的大功率LED恒流驱动解决方案。
该种驱动电路结构简单、效率高、成本低,非常适合当今的市场发展。
关键词:大功率LED ;驱动电路;Pulse Width Modulation(PWM);PT4115The Design of Driver Circuit for High-Power LEDAbstract :LED means light emitting diode,which is a kind of solid shine the light source versatility, can convert electric power into light energy. From power consumption speaking,the mw grade LED called small power LED and the tile level LED called high power LED usually. LED has more advantages ,such as energy conservation, environmental protection, long service life, small size, eazy to drive using the low voltage dc, the high show color (not cause damage to the person's eye) and so on, and it is widely used in five big market including backlight source, lighting, electronic equipments, display screens, automobiles. This thesis mainly describes the realization of drive circuit by using constont current drive mode, and put forward a solution with high power LED constant current drive high-efficiently based on constont current drive chip PT4115. The driving circuit is simple, high efficiency and low cost, and is very suitable for today's market development.Key words:High power LED; Driving circuit; Pulse Width Modulation(PWM);PT41150 引言20世纪90年代以来,由于越来越严重的能源危机和气候变暖问题,节能已经成为全球普遍关注的话题。
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补偿及测量高功率补偿及测量高功率 LED LED LED 驱动器的控制回路驱动器的控制回路驱动器的控制回路
作者:Jeff Falin 德州仪器资深应用工程师
数学模型一直都有助于判定特定设计的最佳补偿组件,然而,补偿 WLED 电流调节升压转换器的情况,则与补偿被设定为调节电压的相同转换器略微不同。
以传统的方法测量控制回路相当不便,因为回馈 (FB) 引脚的阻抗不高,而且缺乏上端 FB 电阻。
在参照 1 中,Ray Ridley 展示了简易小信号控制回路模型,适用于具备电流模式控制的升压转换器。
下文说明 Ridley 模型应如何修改才能适用于 WLED 电流调节升压转换器,同时,也将说明如何测量升压转换器的控制回路。
回路组件回路组件
如图 1 所示,为了从输入电压提供较高或较低的调节输出电压,任何可调式 DC/DC 转换器都能够加以修改。
在这类配置中,如果假设 R OUT 纯粹是电阻负载,则 V OUT = I OUT × R OUT 。
当DC/DC 转换器用来给 LED 供电时,它会借着调节下端 FB 电阻控制通过 LED 的电流,如图 2 所示。
由于负载本身 (LED) 取代上端 FB 电阻的缘故,传统的小信号控制回路公式不再适
用。
DC 负载阻抗为
而且
从二极管资料表或从测量得出的 V FWD 是 ILED 的正向电压,而 n 是串联的 LED 数量。
图 1. 用于调节电压的可调式 DC/DC 转换器
图 2. 用于调节 LED 电流的可调式 DC/DC 转换器
然而,从小信号的角度来看,负载阻抗包含 R EQ 以及位于 I LED 的 LED 动态阻抗 rD。
虽然某些 LED 制造商提供不同电流量的rD标准 值,不过判定 rD 的最好方法是从所有制造商提供的 LED I-V 标准曲线得出该值。
图 3 显示 OSRAM LW W5SM 高功率 LED 的I-V 曲线范例。
rD 值是动态 (或小信号) 数量,其定义为电压变化除以电流变化,也就是 rD = ΔVFWD/ΔILED。
若
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要从图 3 得出 rD,只需要从 VFWD 与 ILED 的起始处画出笔直的切线,然后计算斜率。
举例来说,使用图 3 中切出的虚线,即可得出 rD = (3.5 – 2.0 V)/(1.000 – 0.010 A) = 1.51 W,而且 ILED = 350 mA。
图 3. OSRAM LW W5SM 的 I-V 曲线
小信号信号模型模型模型
对于小信号模型,此处将以TPS61165 峰值电流模型转换器为例,它能驱动 3 个串联的 OSRAM LW W5SM 零件。
图 4a 显示电流调节升压转换器的同等小信号模型,而图 4b 显示较为简化的模型。
公式 3 显示频率型 (s 域)
模型,用来计算电流调节升压转换器与电压调节升压转换器的 DC 增益:
其中的通用变量为
以及
图 4. 电流调节升压转换器的小信号模型
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表 1. 1. 公式公式公式 3 3中两种转换器模型的差异两种转换器模型的差异
计算两种电路的负载周期 D 以及 V OUT 与 R EQ 的修改值所使用的方式都相同。
Sn 及 Se 分别是升压转换器的自然形成电感斜率与补偿斜率,而 f SW 是切换频率。
关于电压调节升压转换器的小信号模型与电流调节升压转换器的模型,两者之间真正的差异来自乘以跨导用项 (1 – D)/Ri 的抗阻 K R 以及主要电极 wp。
这些差异已在表 1 予以概述。
详细信息请见参照 1。
由于在调节电压的转换器中, R SENSE 值一般远低于 R OUT 值,因此,电流调节转换器的增益 (其中 R OUT = R EQ ) 几乎都低于电压调节转换器的增益。
测量回路测量回路
若要测量控制回路增益与电压调节转换器的相位,网络或专用回路增益/相位分析仪一般会使用 1:1 变压器将小信号通过小阻抗 (R INJ ) 注入回路中。
然后,分析仪便会根据频率测量并比较 A 点的注入信号与 R 点的回传信号,之后,报告幅度差异 (增益) 与时间延迟 (相位) 的比例。
只要 A 点的阻抗远低于 R 点的阻抗,即可在回路中的任一处插入此阻抗,否则注入的信号会过大,因而干扰转换器的运作点。
如图 5 所示,高阻抗节点是一般插入此阻抗的位置,也是 FB 电阻在输出电容 (低阻抗节点) 侦测输出电压的地方。
图 5. 电压调节转换器的控制回路测量
在电流调节配置中,如果负载本身是上端 FB 电阻,则无法通过与 LED 串联的方式将注入电阻插入。
转换器的运作点必须先予以变更,才能将电阻插入于FB 引脚与感应电阻之间,如图 6 所示。
在某些情况下,可能需要非反向单位增益缓冲放大器,以降低注入点的阻抗,并减少测量噪声。
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图 6. 电流调节转换器的控制回路测量
用来测量回路的是Venable回路分析仪,它与图 6 中的测量设定相同但不含放大器,而且 R INJ = 51.1 W。
电流调节转换器的模型是以 Mathcad® 构建,并且使用 TPS61170 的数据表设计参数,其中的核心与 TPS61165 相同。
当 V IN= 5 V 且 I LED 经设定为 350 mA 时,该模型会产生 TPS61165EVM 的预期回路响应,如图 7 所示,可便于与测得的数据进行比较。
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图 7. 在 V IN = 5 V 且 I LED = 350 mA 的情况下所测得及模拟的回路增益与
相位
观察 WLED 动态阻抗的变化,并参照 IC 放大器增益中标准 LED I-V 曲线及芯片间变化,便不难解释所测得及模拟增益两者之间的差异。
结论结论
数学模型虽然并非全然准确,但不失为设计人员设计 WLED 电流调节升压转换器时可以运用的初步方法。
设计人员也能够以其中一种方法测量控制回路。