LED灯串电路保护分析

LED驱动电源电路分析今天给大家简单分析一个（LED驱动）电路，供大家学习。

一，先从一个完整的LED驱动（电路原理）图讲起。

本文所用这张图是从网上获取，并不代表具体某个（产品），主要是想从这个图中，跟大家分享目前典型的恒流驱动电源原理，同时跟大家一起分享大牛对它的理解，希望可以帮到大家。

那么本文只做定性分析，只讨论（信号）的过程，对具体电压（电流）的参数量在这里不作讨论。

图1某款LED驱动电路原理图二、原理分析为了方便分析，把图1分成几个部分来讲1：输入过压保护主要是雷击或者市冲击带来的浪涌。

如果是（DC）电压从“+48V、GNG”两端进来通过R1的电阻，此电阻的作用是限流，若后面的线路出现短路时，R1流过的电流就会增大，随之两端压降跟着增大，当超过1W时就会自动断开，阻值增加至无穷大，从而达到保护输入电路+48V不受到负载的影响)限流后进入整流桥。

图2输入过压（保护电路）R1与RV构成了一个简单过压保护电路，RV是一个压敏元件，是利用具有非线性的（半导体）材料制作的而成，其伏安特性与稳压（二极管）差不多，正常情况显高阻抗状态，流过的电流很少，当电压高到一定的时候(主要是指尖峰浪涌，如打雷的时候高脉冲串通过市电串入进来)，压敏RV会显现短路状态，直接截取整个输入总电流，使后面的电路停止工作，此时，由于所有电流将流过R1和RV，因R1只有1W的功率，所以瞬间可以开路，从而保护了整个电路不被损坏。

2、整流滤波电路当交流AC输入时，则桥式整流器是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路，将交流电转变为直流电。

当直流DC(+48V)电压直接进入整流桥BD时，输出一个上正下负的直流电压，如果+48V（电源）本身也是直流的，那整流桥的作用就是对输入起到的是极性保护作用，无论输入是上正下负还是上负下正都不会损坏驱动电源，通过C1C2L1进行滤波，图3是一个LCΠ型滤波电路，目的是将整流后的电压波形平滑的直流电。

LED驱动电路的研究与设计随着LED功率和光效的不断提⾼，⼤功率LED照明将在许多领域逐渐取代传统的照明灯具。

和⽩炽灯等传统灯具不同，LED属于半导体器件，其压降会随温度的增⾼⽽降低，因此⽤传统的电压源驱动LED时会导致其电流和温度不断增加，最终会损坏LED。

所以，⼤功率LED应该⽤恒流电源驱动。

恒流电源的电路种类众多，本⽂分别从电源的效率、成本和恒流性能等⽅⾯进⾏着⼿讨论。

对⽐了包括线性电源和开关电源的⼏种⽅案，并分析各电路的优缺点。

由于线性电源的⼀些固有缺陷，如低效率、体积笨重等，使线性电流源的使⽤受到了较⼤限制，⽽开关电源则恰好弥补了线性电源在这⽅⾯的不⾜。

因此，本设计最后选择了⽬前⼴泛使⽤的开关电源来实现LED的恒流驱动。

开关电源的设计⽬标是驱动1W⾼亮LED，采⽤分模块的设计⽅法，电路类型选择了反激式拓扑，这样既能起到隔离作⽤，也能控制了成本。

在LED驱动电源关键的恒流部分，采⽤TL431提供精密的参考电压，同时⽤低阻值电阻对输出电流采样，再⽤运放将两者⽐较放⼤后输出电压通过光耦反馈到电源控制芯⽚进⾏调节，得到了很好的恒流效果。

在设计完成之后的主要⼯作是对驱动电源的PCB板进⾏测试，使⽤了三个不同⼚家⽣产的1W⾼亮LED灯珠，并在不同交流输⼊情况下⽤万⽤表进⾏测试并记录了相关数据，结果显⽰本设计具有很好的恒流效果，并具有较⾼的效率。

关键词：LED驱动；反激式拓扑；隔离变压器；精密恒流摘要...................................................................... I Abstract................................................. 错误！未定义书签。

第⼀章绪论 (1)1.1 课题背景与意义 (1)1.2 课题研究的主要内容与⽬标 (2)第⼆章相关知识与⽅案的研究 (3)2.1 LED技术参数分析与型号选择 (3)2.2LED驱动电路特性研究 (4)2.2.1 普通恒压限流电路 (4)2.2.2 线性恒流驱动电路 (5)2.2.3 PWM开关恒流驱动电路 (6)2.3LED驱动电路的参数确定和电路类型选择 (6)第三章驱动电路的功率部分设计 (9)3.1PWM驱动电路的拓扑选择 (9)3.2⾼频变压器⼀次侧电路设计 (13)3.2.1 输⼊整流滤波 (13)3.2.2 EMI滤波器设计 (14)3.2.3 漏感尖峰吸收电路 (14)3.3⾼频变压器设计 (15)3.3.1 变压器磁芯与⾻架选定 (15)3.3.2 变压器⼀⼆次电感值和⽓隙设计 (17)3.3.3 变压器绕制与漏感的控制 (19)3.4 变压器⼆次侧输出电路 (20)3.5 PWM驱动IC和开关管的选⽤ (20)3.5.1 驱动IC加开关管⽅式 (21)3.5.2 开关管集成于IC的单⽚开关电源芯⽚ (21)第四章反馈电路与恒流电路设计 (23)4.1输出线与反馈⽅式 (23)4.1.1 限压精度与电路形式 (23)4.1.2 反馈电路类型选择 (23)4.2 恒流电路设计 (23)4.2.1 LED驱动电路的恒流精度要求 (23)4.2.2 恒流电路的类型及其选定 (24)第五章总体⽅案实现 (28)5.1原理图 (28)5.2 主要性能指标 (29)5.3系统调试分析 (29)总结与展望 (30)参考⽂献 (31)致谢 (32)第⼀章绪论1.1 课题背景与意义在当今全球能源紧缺的环境下，节约能源已成为⼤势所趋，仅在在照明领域，⼈们所消耗的能源就不可估量。

LED灯LED 是英文li‎g ht emitt‎i ng diode‎（发光二极管‎）的缩写，它的基本结‎构是一块电‎致发光的半‎导体材料，置于一个有‎引线的架子‎上，然后四周用‎环氧树脂密‎封，起到保护内‎部芯线的作‎用，所以 LED 的抗震性能‎好。

一、LED简介‎LED结构‎以及发光原‎理LED（Light‎Emitt‎i ng Diode‎），发光二极管‎，是一种固态‎的半导体器‎件，它可以直接‎把电转化为‎光。

LED的心‎脏是一个半‎导体的晶片‎，晶片的一发光二极管‎端附在一个‎支架上，一端是负极‎，另一端连接‎电源的正极‎，使整个晶片‎被环氧树脂‎封装起来。

半导体晶片‎由两部分组‎成，一部分是P‎型半导体，在它里面空‎穴占主导地‎位，另一端是N‎型半导体，在这边主要‎是电子。

但这两种半导体连接起来的‎时候，它们之间就‎形成一个P‎-N结。

当电流通过‎导线作用于‎这个晶片的‎时候，电子就会被‎推向P区，在P区里电‎子跟空穴复‎合，然后就会以‎光子的形式‎发出能量，这就是LE‎D发光的原‎理。

而光的波长‎也就是光的‎颜色，是由形成P‎-N结的材料‎决定的。

最初LED‎用作仪器仪‎表的指示光‎源，后来各种光‎色的LED‎在交通信号‎灯和大面积‎显示屏中得‎到了广泛应‎用，产生了很好‎的经济效益‎和社会效益‎。

以12英寸‎的红色交通‎信号灯为例‎，在美国本来‎是采用长寿‎命，低光效的1‎40瓦白炽‎灯作为光源‎，它产生20‎00流明的‎白光。

经红色滤光‎片后，光损失90‎%，只剩下20‎0流明的红‎光。

而在新设计‎的灯中，Lumil‎e ds公司‎采用了18‎个红色LE‎D光源，包括电路损‎失在内，共耗电14‎瓦，即可产生同‎样的光效。

汽车信号灯‎也是LED‎光源应用的‎重要领域。

对于一般照‎明而言，人们更需要‎白色的光源‎。

1998年‎发白光的L‎E D开发成‎功。

这种LED‎是将GaN‎芯片和钇铝‎石榴石（YAG）封装在一起‎做成。

采用LED照明，首先需要考虑的是其亮度、成本以及寿命.由于影响LED寿命的主要原因是其频繁启动瞬间的电流冲击，外界的各种浪涌脉冲,以及正常工作时的电流限制等，笔者在本文介绍的电路综合了这些因素，从电路设计上尽量避免大电流对LED照明灯具的冲击,并将其工作电流稳定在某一范围内，解决了目前LED照明灯具的亮度衰减问题，从而有效地延长其使用寿命。

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适合LED的直流电。

通常驱动LED采用专用恒流源或者驱动芯片，容易受体积和成本等因素的限制,最经济实用的方法就是采用电容降压式电源。

用它驱动小功率L ED,具有不怕负载短路、电路简单等优点，而且一个电路能驱动1～70个小功率LED(但是，这种电源电路启动时的电流冲击,尤其是频繁启动，会给LED造成破坏。

当然，采取适当的保护便可避免这种冲击）。

电容降压式电源的典型电路如图1所示,C1为降压电容器(采用金属化聚丙烯电容)，R1为C1提供放电回路。

电容C1为整个电路提供恒定的工作电流。

电容C2为电解电容，其耐压值取决于所串联的LED的个数（约为其总电压的1．5倍以上），它的主要作用是抑制通电瞬间引起的电压突变，从而降低电压冲击对LED寿命的影响。

R4为电容C2的泄流电阻，其阻值应随着LED个数的增加适当增加.需要注意的是，该电路必须根据负载的电流大小选取适当的电容，而不是依据负载的电压和功率,通常降压电容C1的容量C与负载电流Io 的关系可近似认为：C=14。

5Io，其中C的容量单位是uF，Io的单位是A。

限流电容必须采用无极性电容，而且电容的耐压值须在630V以上.由于电容降压电源是一种非隔离式电源，在通电瞬间会产生很大的电流，也就是所谓的浪涌电流。

此外，由于外界环境的影响(如雷击) 电网系统会侵入各种浪涌信号，有些浪涌会导致LED的损坏。

而LED抗浪涌电流和抗反向电压能力都比较差,加强这方面的保护也非常重要，尤其是有些LED灯装在户外（如LED路灯)。

个LED灯并联再串联贴⽚1N4007⼆极管的封装是M71n4007全桥整流1、整流后不接负载没电流，2、带负荷后电流要看你的负载功率多⼤才能知道电流多⼤，3、由于整流滤波后电压是输⼊电压的倍，如果输⼊220V，那输出也就是310多伏，所以负载必须是耐压310多伏的直流设备，低压输⼊的话也是这么算，只要是有负载，有合适的电流表，加什么负载都能测出电流，但是前提是不能超过4007的额定⼯作电流，理论值是，实际使⽤不能超过常⽤整流桥堆的分类和型号；桥式整流器品种多，性能优良，整流效率⾼，稳定性好；1.贴⽚系列：；MB2S、MB4S、MB6S、MB8S、MB10；DB101S、D B102S、DB103S、DB1；DB151S、DB152S、DB153S、DB1；2.板桥系列：；DB101、DB102、DB103、DB104、；DB151、DB152、DB153、DB154、；3常⽤整流桥堆的分类和型号桥式整流器品种多，性能优良，整流效率⾼，稳定性好，最⼤整流电流从到50A，最⾼反向峰值电压从50V到1000V。

桥堆MB6M MB6F MB6S都有什么区别MB6F可以代替MB6M吗？MB6是反向耐压600V的；MB6M是插件的，MB6F和MB6S是贴⽚的；MB6S和MB6F ⾼度不⼀样，S的⾼度为；F的⾼度为；其他关键参数都差不多，⾮特殊场合可以替换。

整流桥堆MB6S与MB8S的输出电压是多少整流桥堆与MB8S的输出电压是DC600V和DC800V，也可以说整流桥堆MB6S的最⾼⼯作电压是600V，MB8S的最⾼⼯作电压是800V。

⼀, 1，就是说有12个串联的LED，其⼯作电压差不多要36V，12V的电源当然点不亮。

2，我要并120个LED灯，每个LED电压为,电流是.功率：**120=全并联总电流*120=78A不⼤好办原因总电流太⼤，要⽤16平⽅的铜线，接头很⿇烦。

⽅案1 采⽤12V供电3串40并时总电流*40=26A 要⽤4平⽅的软铜线；不计线路压降时分路电阻=（*3）/=欧姆电阻功率=（*3）*=⽡电阻可选⽡欧姆的⽅案2 采⽤24V供电7串17并（119只）时总电流*17=11A 要⽤平⽅的软铜线；不计线路压降时分路电阻=（*7）/=欧姆电阻功率=（*7）*=⽡电阻可选1⽡欧姆的从⽅案上看元件不好选⽤、稳定性差、如⽤分路恒流控制较⿇烦。

LED灯串联太多供电不足造成灯光发暗，会烧坏吗？
LED灯串联太多供电不足造成灯光发暗不会导致LED烧坏LED灯光发暗明显是通过LED的电流不够，不能让LED正常发光。

LED没有过流或者过热的话是不会烧坏的了。

LED驱动有恒压和恒流两种驱动方式
恒压驱动LED
因为LED工作时有压降，串联的LED过多，LED的压降就很高，电流不足以让LED正常发光
比如使用12V给6个黄色LED串组供电，黄色LED压降大约1.8~2.0V，6个LED的压降已经接近12V了，导能电流就很小了，没法让LED正常点亮。

LED没有正常点亮是不会烧坏的。

恒流驱动LED
恒流驱动LED时，通过串联LED的电流都是一样的，可以让LED 均匀的发光；但串接的LED也不是无限多的，串联LED过多，会使LED串组的压降接近或者超过恒流源最高电压，一样不能让LED正常发光的。

串联接法还有一个缺点就是：如果中间一个LED坏了，会导致全部LED都熄灭。

LED数量很多建议使用串联再并联的接法
适当数量的LED串联成小组，再把多个串联小组并联起来，当然也需要用恒流源进行供电。

这样就可以让LED均匀发光了，就算其中一个LED坏了，也只会导致一个串联小组熄灭，其它的LED还是能正常的发光。

深入分析LED电源损坏原因经常听到业内有人抱怨说每次LED灯具坏了一看又是电源坏了，所以LED 灯具里最不可靠的是电源，可能他说的是事实。

可是也还需要深入分析一下，LED电源损坏的原因。

最近我家里的LED灯具也坏了，拆下来一看，果然也是电源坏了，可是虽然现象是这样，也还应该再仔细分析一下。

首先来看一下它的外形照片：虽然只是一张很简单的外形图可是已经可以看出很多问题，而且这些问题都是所有低可靠性电源的通病。

1.选用了廉价的低质量元器件我们可以看出，它的整流桥（图中左边）是由4个整流二极管构成，而不是采用集成的整流桥。

我们知道四个二极管的成本是远低于一个集成整流桥的，因为能够生产二极管的公司有很多，因为二极管的生产只要用过去淘汰下来的一些最简单的半导体生产设备就可以，而那个能够生产集成整流桥的公司就不多了，因为必须要有高质量的集成电路生产设备和原材料，都是一些大厂才能够生产，而且其价钱也肯定要比四个二极管贵很多。

而实际上高反压的二极管也是不容易做的，一般的厂家不见得能够生产很可靠的高反压二极管。

后来我用万用表测量，果然发现有一个整流二极管打穿了，而电解电容还是好的。

那么是不是采用了集成整流桥就没有问题了呢？也不是这样，也有很多时候是电解电容因为没有保护而被击穿的情况。

另外在选用元器件的耐压，功耗等指标的时候也要尽量留有余地，例如电解电容的耐压，虽然在额定的220V时，峰值电压也只有220Vx1.4=308V，我的这块电源板上的电解电容耐压是400V，也应该够了，但是我们通常都选用450V耐压的电解电容，这样保险系数可以大一些。

2.没有采用任何保护元器件从照片上可以看出，这个电源是没有安装任何保护器件的。

可是作为一个连接到市电的电。

LED日光灯驱动电路设计及仿真分析目前小功率LED在使用时会对LED进行并联、串联，而使用过程中只要有一个LED 短路或开路，都将导致小片或整条LED熄灭，影响照明效果，因此研究简单、廉价的驱动电路具有重要的意义。

本文介绍了LED日光灯驱动的特点，设计了实用的电容降压式LED日光灯驱动电路，着重分析了关键元件参数的选择原则。

采用PSp ice仿真软件对设计的电路进行了可行性验证，并在此基础上制作了实物电路，用作12W T8标准LED日光灯电源。

经实验验证，该电路稳定可靠，成本低，适用于多种小功率LED驱动。

1 日光灯电路设计1. 1 LED日光灯驱动目前小功率照明产品中，广泛使用两种驱动电路形式：恒流驱动和稳压驱动。

前者电路输出的电流是恒定的，输出电压随负载的变化而变化，且恒流驱动通常使用恒流IC,使用时对IC承受的最大电压值要求较高，限制了LED 使用的数量。

后者输出电压是固定的，输出电流随负载（LED）数量的增减而变化。

实验证实，由于LED封装中其正向压降离散值较大，且LED亮度输出与其电流成正比，LED 亮度一致性较差，但通过串加合适电阻可以使每串LED亮度平均，较适于低端照明市场。

1. 2 LED日光灯电路设计LED日光灯驱动电路原理图如图1所示。

图1 LED日光灯驱动电路该电路共驱动140只白光LED （小功率）,采用35串4并的模式，采用电容降压式驱动方式。

其中，C1、C4 为并联的两个相同的电容，起降压及限流作用；4个1N4007组成的整流桥对输入交流电压进行整流；滤波电容C3 用于滤除整流输出电压中的交流成分，使电压更为平滑；L1、C2 用于滤除输出电压中的高频成分；电阻R4 为C3 提供放电回路；采用单向晶闸管SCR729210对电路进行保护， R3 为限流电阻。

1. 2. 1 降压电容选择因为通过降压电容C 向负载提供的电流IO实际上就是流过C 的充放电电流IC.当负载电流IO 小于C的充放电电流IC 时，多余的电流就会流过滤波电容C2。

LED灯具电流、电压、串并联知识1、为什么一定要恒流：LED半导体的特性决定其受环境影响较大。

譬如温度变化升高，LED的电流增加，电压的增加，LED的电流也会增加。

长期超过额定电流工作，会大大缩短LED的使用寿命。

而LED恒流就是在温度和电压等环境因素变化时，确保其工作电流不变。

2、电源与灯板的匹配：一些客户先设计灯板，再找电源，发现很难有合适的电源，要么电流太大，电压太小(如I>350mA,V<40V);要么电流太小，电压太高(如I<40mA,V>180V)，造成的结果是发热严重，效率低，或者输入电压范围不够。

其实，选择一个最优良的串并接方式，加在每个LED上的电压电流是一样的，而电源的效果却能发挥最好的性能。

最好的方式是先和电源厂商沟通，量身定做。

3、LED的工作电流：一般LED的额定工作电流20毫安，有的工厂一开始就用到尽，设计20毫安，实际上此电流下工作发热很严重，经多次对比试验，设计成17毫安是比较理想的。

N 路并联的总电流=17 * N;4、LED的工作电压：一般LED的推荐工作电压是3.0-3.5V，经测试，大部分工作在3.125V，所以按3.125V计算式比较合理的。

M个灯珠串联的总电压=3.125* M5、LED灯板的串并联与宽电压：要使LED灯具工作在输入电压范围比较宽的范围AC85-265V，则灯板的LED串并联方式很重要。

由于目前的电源一般为非隔离的降压式电源，在要求宽电压时，输出电压不要超过72V，输入电压范围是可以到达85-265V的。

也就是说，串联数不超过23串。

并联数不要太多，否则工作电流太大，发热严重，推荐为6并/8并/12并。

总电流不超过240毫安为好。

还有一种宽电压方案，就是先用L6561/7527 把电压抬高到400V，然后再降压，相当于两个开关电源，成本贵一倍，此方案性价比不高，没有市场。

6、LED的串并联与PFC功率因素及宽电压的关系：目前市场上的电源PFC有三种情况：一种是不带PFC专用电路的，其PFC一般在0.65左右;一种是带被动式PFC电路的，灯板匹备得好，PFC一般在0.92左右;还用一种是用有源主动式7527/6561电路做的，PFC可以达到0.99，但这个方案的成本比第二种方案贵一倍。

LED背光驱动电路原理分析-杨在鲁该部分电路主要由集成块IC8101(LD7400)组成，见下图。

LD7400是通嘉公司生产的异步电流模式升压控制器，可以在10.5V～28V电压范围工作。

该器件具有斜率补偿、输入电压欠压锁定、输出电压短路保护、可编程振荡器频率、热关断保护等功能。

1．背光开关控制电路背光开关控制电路较为简单，主要由主板发出的开关控制信号ON/OFF和Q8302、IC8101(LD7400)的③脚构成。

二次开机后，背光开关控制信号ON/OFF由低电平变为高电平，经CN9903的13脚送入到二合一电源板。

该信号经R8304和R8305分压后，加到Q8302的控制极，Q8302饱和导通，相当于把R83 06-端接地，IC8101内电路检测到这一信号后，使IC8101进入正常工作模式。

2．升压电路本机采用自举升压电路结构把+36V电压升高到78V电压，为LED背光灯供电。

它的好处是：当功率转换电路未工作或功率管短路时，输出的电压低，不会使LED过流而损坏，同时可以避免开机瞬间冲击电流对LED的影响。

二次开机后，+12V电压直接加到LD7400的⑧脚，LD7400启动工作。

当开关控制信号ON/OFF变为高电平使Q8302饱和导通时，LD7400内部控制电路检测到这一情况，从⑦脚输出PWM脉冲。

当⑦脚输出高电平时，该信号经R8104和R8105加到Q8101的栅极，Q8101饱和导通。

+36V电压经L8101、Q8 101和R8107到地，电感L8101储能，感应电动势为上正下负。

当⑦脚为低电平时Q8101截止，Q8101的栅极电荷经D8101、R8104回到LD7400的⑦脚内部。

流过L8101两端的电流被截断，L8101感应的电动势变为上负下正。

此时，L8101感应的电动势叠加上+36V的输入电压，形威78V电压作为LED背光灯的驱动电压。

3．电流稳压电路因LED对电流要求严格，因此本电源稳压取样采取电流取样模式，从电流检测电阻R8201、R8202、R8203、R8204、R8205、R8213上取得经LED灯管的电流大小信号送入IC的FB脚，调整驱动脉冲占空比实现LED驱动电流控制。