学文网led驱动电路篇1
LED灯驱动电路原理是在需要使用比较多的led产品时，如果将所有的LED串联，将需要LED驱动器输出较高的电压：
如果将所有的LED并联，则需要LED驱动器输出较大的电流。将所有的LED串联或并联，不但限制着LED的严使用量，而且并联LED负载电流较大，驱动器的成本也会增加，解决办法是采用混联方式。串、并联的LED数量平均分配，分配在一个LED串联支路上的电压相同，同一个串联支路中每个LED上的电流也基本相同，亮度一致，同时通过每个串联支路的电流也相近。
（来源：文章屋网 ）
led驱动电路篇2
关键词：LED，驱动电路，恒压电路，恒流电路
中***分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：2095-1302（2014）10-00-02
0 引 言
LED具有低功耗、无污染的特点，是节约型的绿色光源，是照明领域的发展趋势[1]。LED驱动电路是介于电网电压与LED之间的电源适配器，需满足高可靠性、高效率、高功率因数等特点，还需要对LED起一定的保护作用[2]。因此，为充分发挥LED的优势，需配备相应的恒压恒流驱动电路。本文设计了一种性价比高的新型LED驱动电路，该电路采用光耦与电压跌落补偿电路保证恒压恒流特性。此电路还具有电压可调的特点，可驱动工作电流在20～40 mA的发光二极管。
1 电路结构与原理
本文设计的电路主要由滤波电路、调压电路、光耦恒流电路三个部分组成。输入电压为220 V电网电压，输出为恒定电压电流，此电路适用于普通LED灯具。LED驱动电路如***1所示。
***1 LED驱动电路***
其中，第一部分为滤波电路，用于抑制电网谐波与干扰，由C1～C6与TR1组成双向EMI滤波电路；第二部分为调压电路，通过选择合适的L1和TR2参数，满足使用需求；第三部分为恒流控制电路，输出与所驱动LED相接。***1中，BR1为桥式整流电路，用于检测整流效果，衔接调压电路。下面详述三个主要电路。
1.1 滤波电路设计
滤波器由C1～C6与TR1组成双向电磁干扰（EMI）滤波器。其中，TR1为共模电感，选择磁导率高、高频性能好的共模电感可以有效抑制共模噪声；C1，C2，C5，C6为共模电容，用于抑制高频共模干扰信号；C3，C4为差模电容，用于抑制电网中的差模噪声[3]。此滤波电路不仅能够抑制电网存在的外部电磁干扰，还能避免驱动电路向外部发出噪声干扰。
EMI滤波参数选择：共模电感选择要求磁导率高，高频性能好。电感大小视额定电流选择。共模电容取值范围为2000～6 400 pF，差模电容取值范围为0.1～1μF。本文的参数设计为，共模电感5 mH/100 Mhz，共模电容3 000 pF，差模电容取值1μF。
1.2 调压电路设计
本文设计的调压电路为阻感性负载的交流调压电路[4]，等效电路如***2。其中L为电感L1，C为C7，C9，C10等效电容，R为剩余所有元件等效电阻，要求 。
***2 调压电路等效电路***
由等效电路知调压负载电流应满足：
其中，uC为电解电容最大储能值。
解得：
其中：ω0为初始频率，ω为输出频率，，β为输出电压滞后输入电压角度。
在本电路中，等效电路L1=1 500 mH时，经调压电路输出的电压幅值为55 V，输出频率为100 Hz。输出电压接近正弦波，在幅值附近近似线性。
1.3 恒压恒流电路
在恒压恒流恒流电路中，D1，D4，R4，R10，R22组成电压控制电路，Q1，R4与R5组成电压跌落补偿控制电路，R6，R7与U1组成恒流控制电路。L11与C14使驱动电路与负载电路隔离开来，避免相互影响[5]。
恒压工作原理：电路正常工作时，输入电压经D2，R3，R5，R4为Q1提供基极偏执电流，输出电压为R5压降与稳压管D4之和。当电压发生跌落情况，负载电流通过R3，由此在R3上产生的压降使D1导通，经过R22，为Q1提供基极偏置电流，使得负载电流增加，输出电压增加，补偿电压跌落直至电路正常工作，由此保证电路输出电压恒定。
恒流工作原理：恒流电路可以根据需求预先设定恒流电流大小。当U1引脚1上输出电流没有达到恒流设定点，R7压降很低，接近于地，此时光耦不发挥作用，为电流输出。当U1引脚1上输出电流到达设定点，集电极端R7上压降增大，此电压经过电阻R6转换为电流又增加到引脚1端，使输出电流趋于稳定，稳定电流与设定恒流电流相等。
2 调压电路仿真测试
在电压输出端接3盏LED，串联电阻为1 kΩ。将调压电路输出端接示波器信号A，将恒压恒流电路输出端接示波器B，示波器上得到波形如***3（其中黑色为信号A，红色为信号B），调整电感L1，得到调压电路测试数据如表1。 由表1可知，电感L1在500～2 000 mH之间变化时，驱动电路输出电压在55.5～20.5 V内连续可调。
3 恒压恒流电路仿真测试
在测试中电感L1固定不变（本文L1=1 000 mH），即调压电压输出端不变，电流输出端串联1盏LED，将恒流恒压电路输出端接示波器信号A，在电流输出端接电流探针。调整电源电压在±10%内波动，得到恒流恒压电路测试数据如表2。由表2可以看出，输入电压在±10%内波动时，输出电流波动不超过5%，输出电压波动不超过9%，满足LED驱动电路设计要求。
***3 LED驱动电路输出波形***
表1 调压电路测试数电感L（mH） 调压电路输出
电压最大值（V） 调压电路输出
电压最小值（V） 驱动电路
电压输出（V）
500 150 -200 55.57
800 100 -132 39.85
1 300 65 -80 27.76
1 500 54 -75 25.04
2 000 45 -53 20.54
表2 恒流恒压电路测试数据
输入电压值（V） 驱动电路输出电流（mA） 输出
电流波动 驱动电路输出电压（V） 输出
电压波动
237.6 22.94 0.79% 35.96 6.08%
227.7 22.87 0.48% 34.84 2.78%
220 22.76 0 33.9 0
212.3 22.50 -1.14% 33.1 -2.36%
205.7 22.36 -1.76% 32.35 -4.57%
198 21.98 -3.43% 31.35 -7.52%
4 结 语
本文设计了一种新型LED驱动电路，此电路不仅具有较好的恒流恒压特性，还具有输出电压可调的特点，且输出电压与输出电流端都与驱动电路相互隔离，避免驱动电路和LED负载电路相互影响。测试结果表明，在电网电压波动±10%内，输出电压与电流波动在4%和8%之间，电感在500～2000 mH范围内变化时，相应输出电压变化范围为20.5～55.5 V之间，满足LED驱动电路的使用要求。
参考文献
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[2]甘彬，冯红年，金尚忠.大功率白色发光二极管的特性研究[J].光学仪器，2005（5）：34-36.
[3]裘乔安，余万能，褚建新.通用变频器输出滤波电路设计[J].上海海事大学学报，2007（4）：45-49.
led驱动电路篇3
关键词:LED点阵;串行接口;单片机
中***分类号:TM938 文献标识码:B
The Circuit Design of LED Lattice Screen Driven by CH451
GE Chao1, WANG Lei2
(1. College of Information Hebei Polytechnic University, Tangshan Hebei 063009,China;
2. Department of Information Engineering Tangshan College, Tangshan Hebei 063009,China)
Abstract: 64-bit LED lattice or 8-bit digital tube can be driven dynamically by CH451. The chip can easily be adopted by 1 line or cascade of 4-wire serial interface to exchange data with the SCM. It has the characteristic of fast speed, small power consumption and simple operation. The characteristic and the using method of CH451 were introduced, and the examples of hardware and software design were given.
Keywords:LED lattice; serial interface; single chip microcomputer
引 言
LED点阵显示是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的新型显示方式,由于其具有寿命长、动态范围广、工作稳定可靠、低功耗和响应快速等优点,成为众多显示媒体中的佼佼者,是户外显示的理想选择。用CH451芯片驱动LED点阵有以下特点:速度快、功耗小、动态显示扫描控制、直接驱动64位LED点阵,并可以软件控制LED的亮度,以减小功耗。CH451可以通过1线或者可以级联的4线串行接口与单片机等控制器交换数据。CH451的串行接口是由硬件实现的,控制器可以频繁地通过串行接口进行高速操作,而绝对不会降低CH451的工作效率。用它设计的电路,不仅软硬件设计简单,而且功耗低、响应速度快、驱动能力强、占用的I/O口线较少,是一种性价比高、应用灵活的设计方案。
1 CH451的使用说明
CH451内部具有8个8位的数据寄存器,用于保存8个字数据,分别对应于CH451所驱动的8组、每组8个发光二极管,并且支持数据寄存器中的字数据左移、右移、左循环、右循环,支持各数码管的***闪烁控制,在字数据左右移动或者左右循环移动的过程中,闪烁控制的属性不受影响。CH451具有硬件实现的高速4 线串行接口,包括4 根信号线:串行数据输入线DIN、串行数据时钟线DCLK、串行数据加载线LOAD、串行数据输出线DOUT。DIN 用于提供串行数据,高电平表示位数据1,低电平表示位数据0,串行数据输入的顺序是低位在前,高位在后;DCLK 用于提供串行时钟,CH451 在其上升沿从DIN 输入数据,在其下降沿从DOUT输出数据。CH451 内部具有12 位移位寄存器,在DCLK 的上升沿,DIN 上的位数据被移入移位寄存器的最高位寄存器,以此类推,原次低位数据移入最低位寄存器,在该上升沿后的第一个下降沿,原次低位数据从DOUT 输出。CH451 允许DCLK 引脚的串行时钟频率大于10MHz,从而可以实现高速串行输入输出;LOAD 用于加载串行数据,CH451 在其上升沿加载移位寄存器中的12 位数据,作为操作命令分析并处理。CH451可以动态驱动8×8的LED点阵,点阵的所有列通过串接的限流电阻R1 连接CH451的列驱动引脚SEG0～7,点阵的所有行分别由CH451的DIG0～7引脚进行驱动。串接限流电阻R1 的阻值越大则段驱动电流越小,数码管的显示亮度越低。R1 的阻值一般在60~400Ω之间,在其它条件相同的情况下,应该优先选择较大的阻值。
2 软硬件设计实例
2.1 硬件电路
P1口的P1.5、P1.6、P1.7用来控制LED点阵的显示,分别接到LOAD、DIN和DCLK脚。4个8×8 LED阵列组成16×16的点阵屏模块,如果要显示一个汉字,只要将32字节的点阵数据通过8次48位的加载字数据命令送给CH451就可以了。由于是4个CH451 级联,所以每个操作命令都必须是48 位数据,最后由LOAD 信号线输出上升沿通知所有的CH451加载各自的命令数据。
2.2 显示驱动程序
定义数组存放显示数据,CPU复位后,调用CH451_Write函数对CH451进行写命令数据操作。
写12bit控制字函数:
void CH451_Write(unsigned short cmd)
{unsigned char i;
CH452_LOAD_CLR;//命令开始,LOAD=0
for(i=0;i!=12;i++) //送入12位数据,低位在前,
{CH452_DCLK_CLR;
CH452_DIN=cmd&1;//“&”按位左移
CH452_DCLK_SET; //上升沿有效
cmd=cmd>>1;//“>>”按位右移
}
CH452_LOAD_SET; //加载数据,LOAD上升沿
}
3 结 论
从以上例子可以看出,用CH451设计LED点阵驱动电路,硬件和软件的设计都不存在复杂的技术问题,特别是软件设计。因此,在I/O口线较为紧张的情况下,这不失为一种解决方案,且具有很好的性价比。
参考文献
[1] 王福瑞. 单片微机测控系统设计大全[M]. 北京:北京航空航天大学出版社,2001.
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[3] 何立民. 单片机应用技术选编[M]. 北京:北京航空航天大学出版社,1999.
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led驱动电路篇4
关键词:LED背光;DC-DC;脉宽调制;反馈
中***分类号:TN312+.8文献标识码:B
A Design of Wide Color Gamut Direct LED Backlight Driver Circuit
ZHANG Zhi-rui1, LIU Wei-dong1,2, QIAO Ming-sheng2
(1. Dept.of Electrical Engineering, Ocean University of China, Qingdao Shandong 266100, China; 2. Hisense Electric Co., Ltd., Qingdao Shandong 266071, China)
Abstract: This paper presents a wide color gamut LED backlight driver circuit, introduces the process of hardware design in detail, briefly shows the process how the FPGA control the LED driver.
Keywords: LED backlight; DC-DC; PWM; feedback
引言
LED背光源液晶电视以其特有的高性能获得越来越多地关注,目前市场上的LED背光源液晶电视大多以白光LED为主,对比CCFL背光电视,白光LED背光电视无论在色域、对比度还是安全、绿色环保方面都有其无法比拟的优势[1]。直下式背光模组的LED安装在背光模组底面,其出光可以高效率地耦合到液晶面板,在大尺寸LCD应用中能保证均匀的亮度分布。而以红、绿、蓝三色LED按一定比例构成白光时,虽然能够大幅改进液晶电视的颜色与亮度性能,但由于过高的价格和难以克服的色衰不一致问题,一直未得到长足的发展[2]。本文讨论以独特双色管芯白光LED光源作为液晶电视背光源,其采用三合一封装,由一个红色管芯和两个红色互补色管芯组成,实验证明其色域能达到NTSC(national television system committee)标准90%以上,但价格却远远低于RGB LED,且性能更加稳定。
相比普通白光LED背光源,本文讨论的大尺寸宽色域直下式LED背光源两倍于相同数量的白光LED通路数量,需要更多的驱动芯片以适应其需要,因此16通路的驱动芯片在性价比方面有很大优势。文中以16通路驱动芯片配合双路升、降压DC-DC控制芯片来实现双管芯LED背光控制,结构简单且控制方便。
1整体设计
整个背光驱动系统由DC-DC电路、LED驱动电路、反馈电路组成。FPGA对驱动芯片进行前端控制,设计中DC-DC为LED阵列提供稳定的电压,驱动芯片使LED阵列保持恒流,以达到LED灯串亮度的高度一致,并保证在整体电流不变的情况下,利用FPGA对输入***像信号进行亮度提取,产生对应占空比的PWM方波控制LED点亮或者熄灭,对LED进行亮度控制[3]。驱动电路的反馈电路能使输出电压根据每串灯电压的数值进行自适应调节,使其输出电压保持在最佳值,并保证驱动芯片的高效率。整体框***如***1所示。
2硬件结构设计
2.1电源驱动模块系统设计
本系统电源提供24V电压,由于双色管芯白光LED需要两个不同的电压驱动,因此DC-DC控制器的选择尤为重要,考虑到DC-DC控制器的简易性,选择双路DC-DC以实现升、降压输出,简化了电源模块(DC-DC)的设计,将24V电源转换成各个模块所需电源。由于双色管芯白光LED灯不同颜色芯片的前向压降和驱动电流不同,因此需要不同的驱动芯片进行驱动。
由于LED的光特性通常都描述为电流的函数,而不是电压的函数,而且Vf的微小变化会引起较大的If变化,从而引起亮度的较大变化。所以,采用恒压源驱动不能保证LED亮度的一致性,而且影响LED的可靠性、寿命和光衰,因此本设计中LED灯串采用恒流驱动。
驱动芯片整体电路主要分为电流调节电路和数字逻辑控制电路两部分,加上其它辅助电路实现完整的电路功能。电流调节电路主要用于通过外部调节电阻实现对输出电流大小的控制和调节,在保证LED灯可靠性与安全性的前提下,达到液晶电视背光模组的亮度需要。数字逻辑控制电路部分主要用于外部数据的接收、锁存以及使能控制功能,结合时间延迟电路,芯片内部集成8位PWM寄存器,实现对LED阵列256级亮度控制。
2.2DC-DC电路控制芯片的选择与特性
本方案设计的液晶电视背光模组,每个灯串有9颗LED串联组成,双色管芯白光LED灯由于各自的前向压降不同,经测试在各自不同的驱动电流下,每串分别需要18.7V、29.8V电压。双路输出DC-DC控制器原理***如***2所示。
整个系统输入电压为24V,综合考虑,选用ROHM9011转换芯片,该DC-DC控制器采用电感式开关结构,运用电流/电压双路反馈控制、PWM调制以及同步整流控制,电流模式PWM控制采用双闭环控制,提高了系统的瞬态响应速度,增强了系统的稳定性。同步整流技术采用功率NMOS管替代肖特基整流二极管,消除了二极管死区电压的功耗影响,可以提高芯片的工作效率[4],优化芯片的性能,满载效率达到90%以上。而且单颗芯片可以实现双路输出,以满足不同颜色芯片对电压的需求,简化了PCB布局,具有很高的集成度。表1为同步整流和之前非同步整流两种方式的效率比较,由数据可知,同步整流极大提高了系统的效率,对系统的功耗降低和系统的稳定有着积极意义。
2.3DC-DC控制器工作过程
2.3.1降压电路VR
当Q1导通时,在电感L3中感应出左“+”右“-”的感应电动势,续流二极管VD5关闭。LED的供电电压通过电感L3后,经过LED灯串,经驱动芯片内部MOSFET后接地,形成回路。当Q1关闭时,由于电感电流不能突变,在电感L3中感应出左“-”右“+”的感应电动势;Q2导通,电流经电感L3,Q2内部寄存二极管,LED灯串形成回路。输出电压由Q1的导通时间决定,二极管VD5的作用主要为防止芯片误操作,即当Q1关闭后Q2没有导通,从而引起Q2毁坏。
2.3.2升压电路VB
当Q3导通时,电流通过L2经Q3到地,电源对电感进行充电,在电感线圈未饱和之前电流线性增加,电能以磁能形式存储在电感线圈L2中。由于开关管导通,二极管承受反向电压,此时电容C2向LED灯串放电。当晶体管Q3关断时,由于线圈L2中的磁场将改变线圈L2两端的电压极性以保持电流不变,这样线圈L2磁能转化成的电压与电源串联,同时向电容C2、负载供电。L2电流是连续的,但流经二极管VD2的电流是脉动的,且由于C2的存在,LED灯串上仍具有稳定连续的负载电流。
本设计采用电流控制模式,它是一种固定时钟开启、峰值电流关断的控制方法,电流控制模式把变换器分成电流、电压两条控制环路。输出电压Vout经过反馈电路分压电阻R14、R15分压后送入误差放大器的反相输入端,而放大器的同相输入端为精密温度补偿基准电压VREF,两者之差被放大后与电感电流的采样信号相比较,决定是否关断开关管。DC-DC反馈电路是保证在输入电压发生变化或者负载变化的情况下使电路输出电压保持稳定。
2.4驱动芯片特性
本方案中驱动芯片选用MSL3162,共有16通道,内部每个通道亮度寄存器的长度是8位,每个通道可以通过PWM方式根据内部亮度寄存器的值进行256级亮度控制。另外,驱动电流的最大值可通过片外电阻设定,在4.5～5.5V的输入电压范围内,可实现对LED的恒流驱动,每通道最大驱动能力为100mA,可根据需要自由调节。电路拥有典型值为3%的各通道间的电流匹配精度,整个驱动电路相当于恒流源,可消除因温度和工艺引起的正向电压变化所导致的电流变化。MSL3162相比以往常用的8通道LED恒流驱动器,具有更强的多通道驱动能力、更优的输出电流调节精度以及更高的电流匹配精度,同时还拥有较小的芯片面积,有利于大尺寸直下式LED背光电视驱动设计。1MHz I2C接口用于数据传输和错误侦测,在串行总线上可最多带16个驱动芯片,其物理地址可通过AD1、AD0引脚进行硬件配置。实际应用原理***如***3所示。
本文LED驱动芯片电流通过一个连接在ILED管脚的外部电阻来调节。RSET管脚被内部调节到350mV,使得流出该管脚的电流IILED=0.35V/RILED,LED电流控制电路将流入LED管脚的电流ISTR调节为ISTR=6000×IILED=6000×0.35V/RILED,因此RILED= 2100/ISTR。本设计中,红色管芯需要20mA电流,红色互补色管芯需要40mA电流,由上述公式可知电阻R11、R4分别选择105kΩ和52.5kΩ。再通过输出电流反馈环路来调节PWM占空比,从而使负载LED的电流ISTR在稳态时等于设定值,从而实现了对输出电流的控制,以驱动不同管芯的LED负载。
2.5驱动芯片与DC-DC反馈连接方式
本文驱动芯片采用级联方式,第一颗驱动芯片的FBIN接地,其FBO与后一颗驱动芯片的FBIN相连,最后一颗驱动芯片的FBO与DC-DC控制器的分压电阻相连,输出将反馈引入外部DC-DC控制器,以此来控制输出电压,以减少加在驱动芯片的电压,提高了系统效率。具体的MSL3162级联方式和FBO与DC-DC分压电阻之间的连接方式如***4所示。
FBO信号非常敏感,因此在闲置不用的情况下,要接地而且要尽可能靠近GND,当FBIN/FBO信号穿过电路板时,应缩短走线长度,如有大电流信号应尽可能避开反馈信号或将反馈信号包地线,以屏蔽噪声信号。FBO输出反馈电流到外部DC-DC,但一旦MSL3162关断,FBO不仅不能为电源提供驱动电流,反而使DC-DC负载和输出电压增加,为防止这种情况发生,在本设计中将FBO与DC-DC控制器分压电阻之间接入肖特基二极管。
2.6各种控制信号
FPGA通过SCL、SDA、GSC、PHI接口控制驱动IC,从而控制LED阵列。SDA为串行数据输入/输出,SCL为时钟输入,GSC为FPGA输入到驱动芯片的基准频率,PHI为调光频率,该驱动芯片采用I2C协议与前端的FPGA进行通信。具体工作过程为:系统上电后,首先对MSL3162进行初始化,驱动芯片的E2PROM数据根据初始设定值自动写入相应的寄存器,包括输入/输出端口定义、时钟初始化以及定时器和中断的初始化设置,然后由FPGA将提取的亮度信号数据通过I2C接口送至MSL3162的内部寄存器。其中占空比数值分别写入寄存器PWM0至PWMF,PWM0至PWMF为8位寄存器,芯片内置计数器,当来一个GSC上升沿即计数一次,每次计数结束后即与寄存器PWM0至PWMF内部数据相比较,若计数器数据小于寄存器数据则保持低电平,计数器继续计数,直至计数器数据等于寄存器数据,则输出高电平,使LED灯串关断,此周期数据输出完毕后,PHI的电平上升,使整个驱动芯片复位,进入下一周期数据读取。FPGA通过写入寄存器的数值控制LED开启的脉宽,来实现对每串灯的亮度控制。
3结论
本文设计了一种宽色域、直下式LED背光源驱动电路,针对所选取的背光源特性,解决了驱动部分的电路设计,并在所开发的背光系统上实现了PWM调光。实验证明,该系统单通道电流精确可控,光学效果非常优异,极大提高了液晶电视的色域。在此基础上,如何在保证LED灯的可靠性、散热性与光均匀性的前提下,降低LED背光模组的厚度,并进一步完善LED动态背光控制算法成为下一步工作的重点,以使直下式LED背光液晶电视能在颜色表现力与超薄设计方面均有突出表现。
参考文献
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led驱动电路篇5
关键词：DC-DC；白光 LED；驱动电路；PWM
中***分类号：TN432 文献标识码：A
Research and Design of White LED Driver Based on DC/DC
ZHAN Jun，MA Xiao-jun
(College of Automation，Nanjing University of Technology，Nanjing 210009,China)
Abstract: LED has developed rapidly in recent years because of its characteristic, such asenvironmental, durable and low power consumption etc. The research and the design of LED drives also become popular. This paper designs the boost DC/DC circuits with PWM dimming and current-mode control to drive the load LEDs. Then it simulated with the Spectre software and the results show that this system can work properly and can also meet the design requirements.
Key words: DC-DC；white LED；drive circuit；PWM
随着半导体照明技术的发展，LED作为新型的照明器件，具有安全、环保、高效、节能和使用寿命长等特性，得到了广泛的应用。而白光LED将代替白炽灯、荧光灯和高压气体放电灯等传统光源，成为21世纪的新一代光源，其应用前景十分巨大，因此对白光LED驱动电路的研究有重要的理论意义和应用价值。
1白光LED驱动方式
目前，LED照明的应用主要集中在两个方向上，一个是需要高亮度照明的应用场合，包括大平面液晶的背光照明、汽车用照明、家用及户外照明等，对于这种大功率的照明应用场合，LED在功耗和寿命上面的优势很明显。另一个是低亮度应用场合，包括手机、PDA等小型便携式电子产品的背光照明，电子仪表的照明等。随着这些便携式电子产品的液晶显示屏从黑白背景换成了彩色背景，要显示色彩丰富逼真的***像，就必须放弃有色LED作为液晶背光照明的方案，而采用白光LED照明方案[1]。
由于对亮度均匀性的要求及其自身的特点，白光LED需要有适合的驱动电路才能达到满意的发光效果。目前，白光LED驱动电路按照负载连接方式分为：并联型、串连型和串并混联型；从提供驱动源的类型分为：电压驱动型和电流驱动型。通常白光LED的驱动分类是结合上面两种分类，分为以下四种常用的电源驱动：①电压源加镇流电阻；②电流源加镇流电阻；③多路电流源；④磁升压方式驱动串联LED。
2开关电源 DC-DC 转换器
原始电源有各种形式，但无论哪种电源，一般都不能直接给LED供电。因此，要用LED作照明光源就要解决电源变换的问题。开关稳压电压简称开关电源（switching power supply），因电源中起调整稳压控制功能的器件始终以开关方式工作而得名。开关电源的核心为电力电子开关电路，根据负载对电源提出的输出稳压或稳流特性的要求，利用反馈控制电路，采用占空比控制方法，对开关电路进行控制。
开关电源DC-DC转换器由控制级电路和功率级电路组成，功率级主要由电感、电容、开关管和整流管组成。在开关管闭合的时候，将能量储存在电感中，在开关管关断的时候，电感中的能量会通过整流管进入到电容，这样就实现了能量的传输和转换。
2.1开关电源 DC-DC 转换器的分类
DC-DC转换器的功率级有几种拓扑结构，由于开关以及滤波元件的组合位置不同，最后产生的直流电压和输入电压的大小关系也不同。如果比输入电压大,称之为升压型转换器；如果比输入电压小,称为降压型转换器；既可以比输入电压大，也可以比输入电压小，则称之为升降压型转换器，它们都是从相同的基本单元经过一些变换得到的。而控制级电路主要是利用输出量的反馈，产生一定的方波信号来控制开关管，从而得到稳定的输出电压[2]。
（1）Boost 变换器――升压变换器，其输出平均电压 Vo 大于输入电压 Vin，极性相同；
（2）Buck 变换器――降压变换器，其输出平均电压 Vo 小于输入电压 Vin，极性相同；
（3）Buck－Boost 变换器――降压或升压变换器，其输出平均电压 Vo 大于或小于输入电压 Vin，极性相反，电感传输。
2.2 PWM 控制基本原理
大部分DC/DC变换器都是通过控制功率MOSFET导通时间和脉冲周期之比（即占空比）来改变输出电压的，这种控制方式通常称为脉冲宽度调制（PWM）[3]。在PWM控制器中，对输出电压Vo进行检测，并采样Vf=KVo的电压反馈，加至运放的同相输入端，一个固定的参考电压VR加至运放的反相输入端。放大后输出直流误差电压Ve加至PWM比较器的反相输入端；将固定频率振荡器产生的方波，经锯齿波发生器产生锯齿波信号Vosc，加至PWM比较器的同相输入端。Ve和Vosc经PWM比较器比较后输出一个方波信号，此方波信号的占空比随着误差电压Ve变化，这样就实现了脉宽调制。***1是PWM控制波形的示意***。
PWM DC-DC 转换器具有很高的效率，其原因是开关晶体管的耗散功率小，在开关管导通的时候，由于开关晶体管的饱和压降非常低，即使流过的电流较大，总的消耗功率较小；在开关管截止时，流过晶体管的电流很小，消耗的功率仍然很小，开关电源总的消耗功率能保持在较低的水平，其大小基本与负载电路无关，具有较高的效率。
2.3升压式 DC-DC 开关变换器的工作模式
升压式DC-DC开关变换器的工作模式是依据流经电感的电流是否降为零来区分，一般可区分为两种工作模式[4]：
（1）连续导通模式(continuous-conduction mode; CCM)；
（2）不连续导通模式(discontinuous conduction mode; DCM)。
当流过电感的电流不会降为零时，定义转换器工作在连续导通模式，而当其电感电流将会降为零时，定义转换器工作在不连续导通模式，亦即流经电感器之电流为不连续。
3PWM升压式DC-DC转换器内部电路的设计
本文设计的芯片是升压式 DC-DC 转换芯片，采用 PWM 控制方式和电流控制模式，对外接串联的 LED 进行驱动，有两个反馈回路，一个是通过采样电压监视输出电压的环路，另一个是功率开关管的电流检测回路环路。总的电路原理框***如*** 2 所示。***中，由外部分压电阻反馈回来的电压从反馈信号输入脚 FB 输入，电流反馈从功率开关管发射极电阻上取样。
升压式DC-DC变换器的基本电路是由1.2MHz振荡器、斜坡发生器、RS触发器、带隙基准电路、误差放大器A1、PWM比较器A2、电流采样回路和开关管驱动器组成的。
1.25V基准电压源经两个电阻分压后产生95mV的基准电压，输入误差放大器A1的同相端，其反相端接与检测流过LED电流成比例的反馈电压，误差放大器A1的输出端接PWM比较器A2的反相端。振荡器产生1.2MHz的方波，输入斜坡信号发生器上，产生相应的斜坡信号。一个正比于开关电流的电压加到稳定的斜坡电压上，其总和送到PWM比较器A2的同相端。比较结果输入RS触发器以控制开关管的导通。
误差放大器是将反馈回来的电压同95mV的基准电压进行比较，将其差值放大，并输入到PWM比较器的反向端，这个差值将与来自同向端的信号进行比较，并将输出信号输入到触发器的R端，触发器的S端接振荡器产生的1.2MHz的方波信号，在每一个振荡器周期中，RS触发器以一定的占空比来控制开关管的导通及截止。当这个电压超过A2反相端的电压时，RS触发器复位，关闭开关管。
误差放大器设定了正确的开关管峰值电流的大小来保持输出电流的稳定。如果误差放大器A1输出电压有增加（说明流经LED的电流小了），则需要增加PWM的占空比，使有更多的电流提供输出以保证电流的稳定。
设计指标：
输入电压范围：2.5～10V
工作环境温度：-40°C～85°C
最大输出电流：20mA
芯片转换效率：85%
开关频率：1.2MHz
4电路总体仿真
根据总体设计，电路是用来驱动串联白光LED均衡发光，***3为应用电路，输入偏置电容为1uF，输出电容为0.22μF，储能电感大小为22μH，升压二极管采用低压降的高速肖特基二极管，R1串联在LED支路中，用来检测LED电流大小，将采样值输入反馈端 FB。
用Spectre对整个电路进行模拟，输入电压为3V，可以得到输出信号波形。同时可以测得流过负载的电流波形，以及当使能控制为低时的静态电流，分别如***4、5、6。由*** 4，电路为开关型输出，输出电压纹波小于100mV。*** 4 在检测电阻为 4.75Ω时，负载电流为20mA。
跟据上面的模拟结果可以看出，作为 LED 驱动电路，系统能够达到设计要求，能够提供稳定的工作环境。
参考文献
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[2]张占松.开关电源的原理与设计(修订版) [M]. 北京电子工业出版社.2002, 北京.
[3]刘岩,常估,田立欣. 电流控制型开关电源[J]. 现代电子技术.2001(10):60-63.
led驱动电路篇6
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led驱动电路篇7
关键词： 动态光调节； 数字式LED驱动电源； 嵌入式设计； C8051F021
中***分类号： TN86?34； TP303.3 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）10?0103?04
Abstract： The adjustment of LED controlled by dynamic light can′t achieve the expected effect due to the imperfect design of digital LED driving power supply adjusted by dynamic light， but the embedded system can improve the performances of LED driving power supply effectively. An embedded system based digital LED driving power supply controlled by dynamic light was designed. The A/D acquisition module performs the acquisition， rectification， filtering and A/D conversion of data of digital LED adjusted by dynamic light to get the A/D sampling data， and transfer it to the driving circuit. The embedded design is adopted in the driving circuit to optimize the A/D sampling data， so as to control the LED lighting reasonably and regulate the digital LED with dynamic light effectively. The C8051F021 chip is the "manager" of the embedded system based digital LED driving power supply under dynamic light control. Its management flow chart is given in the third part of this paper. The data acquisition language of A/D acquisition module was design also in the third part. The experimental results show that the designed digital LED driving power supply has strong driving performance and high power conversion efficiency.
Keywords： dynamic light control； digital LED driving power supply； embedded design； C8051F021
0 引 言
现如今，数字式LED以其低耗、显示清晰、寿命长等优点，在家用电器的显示配件方面占据了主导地位。动态光调节是一种能够有效缩减数字式LED显示屏漏光现象、增强显示效果的方法，但由于动态光调节下的数字式LED驱动电源的设计不完善，使动态光对LED的调节无法达到预期效果，这已成为科研组织的研究难题[1?4]。嵌入式是一种以应用为核心、以电子信息技术为根基的计算机系统，其能够调控软硬件的灵活性，进而提升LED驱动电源的各项性能[5?6]。为此，利用嵌入式系统，设计动态光调节下的数字式LED驱动电源，增强数字式LED驱动电源的驱动性能和转换效率，实现动态光对数字式LED的调节效果。
科研组织对动态光调节下数字式LED驱动电源的设计成果均存在一些不足之处。如文献[7]提出的能耗密度分配模型方法。这种方法能够将动态光调节下数字式LED驱动电源的多余能耗合理分配出去，达到增强电源转换效率的目的；但这种方法过于受限于电源传送功率配对，故其驱动性能较低。文献[8]提出基于阻抗模型构建动态光调节下数字式LED驱动电源的方法，阻抗模型能够较为合理实现电源驱动的高性能；但这种方法的耗能较大，电源转换效率不高。
从以上动态光调节下数字式LED驱动电源的设计成果中可看出，我国科研组织对基于嵌入式系统的动态光调节下数字式LED驱动电源的设计迫在眉睫。
1 数字式LED驱动电源嵌入式设计
1.1 LED驱动电源整体设计
基于嵌入式系统的犹光调节下数字式LED驱动电源的工作原理如***1所示。
由***1可知，在基于嵌入式系统的动态光调节下数字式LED驱动电源的设计中，A/D采集模块对数字式LED数据进行整流、滤波、A/D采样，其对数字式LED驱动电源有着过渡作用，是数字式LED驱动电源的基础组成部分。驱动电路是实现数字式LED驱动电源对动态光调节控制的基础，高性能的驱动电路能够给予数字式LED驱动电源较高的驱动性能。控制芯片是数字式LED驱动电源的控制核心，其管理着整个数字式LED驱动电源的工作流程。
1.2 A/D采集模块设计
在A/D采集模块中，整流是将采集到的动态光调节下的数字式LED的交流电近似转化为直流电的过程；滤波是将近似直流电中的交流波形去除，最终输出标准直流电的过程。***2是滤波器电路***。
滤波是排除电力干扰的一项重要手段，其能够避免电源损伤、使电路元件维持在正常状态下工作。由***2可知，A/D采集模块选用低通滤波器为动态光调节下的数字式LED进行滤波，其能够进行50 Hz电力信号的滤波，对高频干扰的衰减效果较强。所设计的低通滤波器拥有2个输入、输出端口，并配备1个电源接地端。C，C1代表差模滤波电容，C2，C3代表共模滤波电容，L1，L2代表电感，T代表共模电感。如果出现干扰信号，电感则会高速增长，阻止干扰信号通过，进而实现对动态光调节下数字式LED的滤波。整流滤波之后，A/D采集模块将对其获取到的数据进行A/D采样，***3是A/D采样电路***。
由***3可知，A/D采集模块主要由对比器、寄存器和A/D转换器组成，其最重要的组成元件是A/D转换器。A/D采集模块将其最初采集到的动态光调节下的数字式LED数据，利用对比器提高数据分辨率，并暂存在寄存器中。用户可对寄存器处理流程进行编程，A/D转换器会对寄存器中的数据进行依次调用，进行模/数转换。
模/数转换的方式采用高速形式，以增强基于嵌入式系统的动态光调节下数字式LED驱动电源的驱动性能和电源转换效率。A/D转换器的输出结果会经由对比器与最初采集数据进行比较，如果对比器的对比结果是负数，A/D采集模块将把寄存器状态调至高效位；反之，则调至低效位。
寄存器的效位状态会对A/D采集模块的效率产生影响，通过不断调整寄存器效位状态，能够提高数字式LED驱动电源的工作效率。最后，A/D采集模块利用控制与定时逻辑原理，将其获取到的A/D采样数据输出到驱动电路。
1.3 驱动电路嵌入式设计
受限于我国的科技能力，数字式LED的单颗发光物质功率过低，在实际应用中，只有将多颗发光物质连接起来使用才能够实现LED的肉眼可视发光，连接方式主要采用串联和并联的混合连接。为此，必须通过特定的驱动电路才能够令动态光调节下的数字式LED完成正常显示功能，所设计驱动电路采用嵌入式。
反激式转换器是一种拥有简单拓扑结构的电源开关，其能够为驱动电路提供较高水平的电压升降和多路输出。为此，基于嵌入式系统的动态光调节下数字式LED驱动电源的设计中，将反激式转换器纳入到驱动电路，并利用隔离式转换器维持数字式LED的正常发光。***4为驱动电路电路***。
由***4可知，所设计的驱动电路有着成本低、效率高的特点，能够实现对LED发光的合理控制。驱动电路能够容纳的输入电压范围是[170 V，280 V]，LED发光物质的连接方式是15颗串联、5颗并联，电流、电压和功率的极大输出值分别为350 mA，DC 60 V和20 W。A/D采集模块会将其获取到A/D采样数据输入到驱动电路，驱动电路的输出接收元件是单片机。基于嵌入式系统的动态光调节下数字式LED驱动电源为驱动电路的连接设计成嵌入式连接，驱动电路对数字式LED发光的控制并非只有简单的开启和关闭，而是能够合理调节数字式LED的发光亮度，以提高其使用寿命、增强动态光对数字化LED的调节效果。
1.4 控制芯片O计
控制芯片是基于嵌入式系统的动态光调节下数字式LED驱动电源的“管理者”，故在控制芯片的选择上应绝对符合数字式LED驱动电源的设计初衷，这就要求所选择的控制芯片应具有高集成度和处理效率。因此，选择某公司出产的C8051F021芯片作为数字式LED驱动电源的控制芯片，此芯片的性能较高且能够***进行高效的控制工作。
C8051F021芯片是一种拥有CIP?51 内核的芯片，是对8051系列芯片的优化成果。CIP?51 内核拥有高兼容性和流水线结构，能够通过803x/805x编码器对其进行开发。CIP?51 内核配备了5个16位定时器、2个通用异步收发传输器、1个256 B随机存取存储器以及1个特殊功能的寄存器，可实现对控制指令的完美操作。
C8051F021芯片的内部组成并不简单，这为其自身功能的完善提供了较为有利的元件支持。C8051F021芯片内置看门狗计时器、电源监听监控设备、视频存储设备以及时钟振荡器，其中的视频存储设备可对基于嵌入式系统的动态光调节下数字式LED驱动电源进行再编码和更新。但由于经再编码后的数据容易丢失，故在使用此功能前必须对数字式LED驱动电源的数据类型进行检测。
2 数字式LED驱动电源嵌入式软件设计
2.1 C8051F021芯片管理流程设计
基于嵌入式系统的动态光调节下数字式LED驱动电源的软件部分为C8051F021芯片的管理流程进行了设计，如***5所示。
***5中，C8051F021芯片所需进行的初始化包括看门狗计时器参数重置、接口输出配置以及编程单元参数设定，软件也会同时对A/D转换器进行初始化。如果控制信号不存在，用户则可手动切换控制模式，否则将默认为自动调光模式；如果控制信号存在，初始化后的C8051F021芯片将会自动接收控制信号，并进行LED发光控制模式的设定。在C8051F021芯片进行管理工作的过程中，用户如果需要切换控制模式，应在设定控制模式后选择切换模式，否则只能选择在基于嵌入式系统的动态光调节下和数字式LED驱动电源未工作的情况下进行切换。这样设计有助于维持数字式LED驱动电源的工作连贯性，提高驱动性能。
2.2 数据采集语言设计
3 实验验证
3.1 驱动性能验证
对本文设计的基于嵌入式系统的动态光调节下数字式LED驱动电源的驱动性能的验证，可通过验证其驱动效率和数字式LED输出特性实现。驱动效率是影响数字式LED光效的最主要原因，通过数字式LED输出特性数据则能够看出数字式LED电源驱动设计的成功与否。
实验对6种不同规格的数字式LED进行驱动，先利用万用表对本文数字式LED驱动电源驱动中整流滤波后的电压进行了测量，随后将C8051F021芯片的输出信号频率调至30 kHz，并利用特定电源为C8051F021芯片供电。实验室的温度恒定在20 ℃，湿度控制较为严格，此时的驱动效率曲线如***6所示，数字式LED输出特性如表1所示。
由***6、表1可知，本文所设计的数字式LED驱动电源的驱动效率维持在89%左右，而市面上的数字式LED驱动电源的驱动效率一般为80%；在数字式LED输出特性统计表中，实际输出的电流和电壕在正常范围内波动，且电流变化对电压输出的影响不大。当电流小于300 mA时，数字式LED驱动电源会停止对数字式LED进行驱动。以上结果能够证明，基于嵌入式系统的动态光调节下数字式LED驱动电源的驱动性能较强。
3.2 电源转换效率验证
对本文设计的基于嵌入式系统的动态光调节下数字式LED驱动电源的电源转换效率进行验证，其结果如***7所示。
由***7可知，本文所设计的数字式LED驱动电源的电源转换效率范围在[80%，88%]之间，且波动较为稳定，未产生尖峰脉冲现象，可见其对数字式LED功率的矫正水平较高，能够实现动态光对数字式LED的有效调节，验证了基于嵌入式系统的动态光调节下数字式LED驱动电源的电源转换效率较高。
4 结 论
本文设计基于嵌入式系统的动态光调节下数字式LED驱动电源。其中的A/D采集模块对动态光调节下的数字式LED数据进行采集、整流、滤波和A/D转换，得到A/D采样数据并传输到驱动电路。驱动电路采用嵌入式设计对A/D采样数据进行优化，进而实现对LED发光的合理控制和动态光对数字式LED的有效调节。C8051F021芯片是基于嵌入式系统的动态光调节下数字式LED驱动电源的“管理者”，其管理流程***于软件中给出。软件还对A/D采集模块的数据采集语言进行了设计。实验结果表明，所设计的数字式LED驱动电源驱动性能强、电源转换效率高。
参考文献
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led驱动电路篇8
关键词：XL5003；LED驱动器；PFM；可调光；高压高效；保护
XL5003是一种高压600 V、0.5 A开关电流降压式PFM LED恒流驱动器单片IC。基于XL5003的国际通用AC线路输入的LED恒流驱动电源，支持线性和PWM调光及无电解电容器解决方案，提供软启动、LED开路与短路保护及热关闭保护，始于用作驱动3～7颗串联在一起的1 W LED。
1 XL5003的结构和引脚功能
XL5003采用8引脚SOIC封装，引脚配置如***1所示。
XL5003芯片集成了软启动电路、0.2 V的参考电压、VDD欠压锁定（UVLO）、误差放大器（EA）、比较器（COMP）、脉冲频率调制（PFM）、过电流保护（OCP）比较器、锁存与栅极驱动器、600 V的DMOS及热关闭电路等，功能框***如2所示。
XL5003的各个引脚功能见表1。
2 XL5003的功能特点与电气特性
2.1 功能特点
XL5003是一种600 V、0.5 A开关电流降压型PFM LED恒流驱动器单片IC，适合构建85～265 V交流线路输入的AC/DC开关稳压器，用来驱动由3～7个1 W的LED组成的LED串，来替代E27、GU10、GU5.3和B22灯座的白炽灯或卤素灯。
XL5003支持线性和PWM调光，同时支持无电解电容器解决方案，具有欠压锁定、电流限制和热关闭功能，并内置软启动电路，对LED开路和短路提供保护。
2.2 主要电气特性
XL5003的主要电特性参数见表2。
3 典型应用电路
3.1 不带或带电解电容器的应用电路
采用XL5003不带或带电解电容器的3～7 W LED驱动器电器如***3所示。
在***3中桥式整流器BD1输出端，连接小电容CinA和CinB或一个3.3 μF的电解电容。DC总线电压直接加至IC的VIN引脚，同时通过2 MΩ的电阻R1加至IC的VDD引脚。超快速恢复二极管DD和电容C1组成IC的自举电源。在IC内部的MOSFET导通期间，电流从IC引脚SW流出，经感测电阻RCS、电感器L1通过LED，同时对输出电容Cout充电；在IC内MOSFET关断期间，Cout放电，放电电流通过LED。通过LED的电流ILED由电阻RCS设定，其数值为：ILED≈0.22 V/RCS。当选择RCS=0.68 Ω时，ILED≈324 mA。RCS不仅为LED提供恒流、而且还提供LED短路保护。
当不使用电解电容并且选择CinA=CinB=0.47 μF时，在VAC=110 V和VAC=200 V下的输入功率Pin、功率因数PF、输出电压Vout、输出电流Iout、开关频率fsw和效率η，见表3。
如果用3.3 μF的铝电解电容器取代CinA和CinB，测试数据见表4。
采用3.3 μF的铝电解电容器Cin后，线路功率因数PF略有降低，其他参数指标变化并不明显。由于铝电解电容器的使用寿命远低于LED的寿命，成为目前LED灯具出现早期失效的重要原因，因此建议低功率LED驱动器尽可能不选用电解电容器作为全桥整流输出的滤波元件。
3.2 带无源PFC和线性调光的应用电路
采用XL5003并带无源PFC和线性调光的3～7 W LED驱动器电路如***4所示。***中，电容CinA和CinB及二极管D1A、D1B、D1C组成无源填谷式（Valley Fill）功率因数校正（PFC）电路，稳压二极管DZ1和电阻R2对LED开路提供保护，可调电阻RW用于LED的线性调光。
在采用传统桥式整流电解电容滤波电路时，由于只有在AC输入瞬间电压幅度高于电解电容上的电压时，整流二极管才会因正向偏置而导通，整流二极管的实际导通角仅约60°，即在AC电压的正半周，二极管在60°和120°之间导通，在AC电压的负半周，二极管在240°与300°之间导通，致使AC输入电流呈高幅度的尖峰脉冲，谐振含量很高，线路功率因数仅为0.5～0.6。
采用无源填谷式PFC电路后，在AC输入电压的正半周的30°时，IC引脚VIN上的电压VIN恰为AC峰值电压VAC（PK）的一半，即VIN=VAC（PK）·sin30°=0.5VAC（PK），此时电流通过二极管D1B对电容CinA和CinB开始充电，同时流入IC引脚VIN对负载供电。当VIN达到VAC（PK）之后，D1B截止，停止对CinA和CinB充电。在150°时，VIN=0.5VAC（PK），D1A和D1C导通，CinA和CinB放电。在此情况下，桥式整流二极管的导通角为120°（从30°到150°），比使用电解电容时增加了60°。同理，在AC线路的负半周，桥式整流二极管导通角也为120°（从210°到330°），比使用电解电容时也增加了60°，起到对AC输入电流波形的填谷作用，将线路功率因数提高到（0.85～0.90）。
当去掉调光电阻RW不考虑调光情况时，带无源PFC的LED驱动器测试数据见表5。
4 结束语
XL5003集成了为恒流驱动LED所需要的控制电路和一个600 V、0.5 A的VDMOS，仅需外加少量的元器件，即可构建85～265 V交流通用输入的AC/DC高效开关稳压器，用来驱动3～7 W的LED串，LED电流利用一个电流感测电阻设定。基于XL5003的PFM LED恒流驱动器，支持无电解电容器解决方案和线性或PWM调光，并适于采用无源PFC电路，而且还提供软启动、电流限制以及LED开路/短路保护及芯片热关闭保护。与XL5003同系列的器件还有XL5002和XL5004等。
参考文献
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led驱动电路篇9
【关键词】LED路灯；新型改良
一、驱动电路
目前市场上的LED驱动主要是针对小功率的LED恒流源或恒压源。由于LED为电流型驱动器件，所以与之对应的LED驱动也应该是恒流源，而LED路灯中是多颗LED组合在一起，所以LED驱动器也需要多通道输入。路灯则需要更高规格的LED，大电流高功率输出是对LED驱动IC的另一要求。因此，开发出由220V电转换成LED可用的恒流源可满足上述要求；此外高转换效率，良好的热处理也是LED驱动起器的基本条件。LED灯的亮度与电流的大小有关，不稳定的电流不仅使其亮度产生变化，也会影响LED的寿命。另一方面，因为我国路灯的输入是220伏交流电，因此宜采用AC/DC的模块，将
220AC转换成12/24/36/48V的直流电压然后通过LED驱动电路来点亮LED灯。
二、效率提高
现有LED灯存在三个效率问题，即光源总光通量不足、灯具配光不佳以及驱动电路损耗大。对此采用经过优化的精简系统设计，将传统LED照明驱动电源的组成器件与保护电路封装在一起，根据既定应用需求以最大程度地降低BOM成本和发挥其性能。这一架构其实是将AC-DC整流部分集成于LED路灯电源的控制模组中，将LED电源的不同功能做成一个不同单元的应用模块。简化和用多个组合来有效降低输出端与AC输入端的电压差，以此不再需要用到效率较低、成本较高、发热量较大和体积较大的单端式驱动模式，效率得以提升。
三、配光问题
LED路灯的配光主要有两个方面，其一是如何由多个彩色的LED灯管，复合出我们照明所用的白色灯光；其二是LED的灯管按何种形式排列时可以达到预期的照明效果。对于路灯照明区的形状问题，由于LED路灯是由多颗LED光源组成，LED光源又有很强的定向性能，但光源的投射距离有限，因此造成了灯下亮、两灯之间暗，照度均匀度差的现象。在道路照明中，如果没有对LED路灯光源配光，照射在路面上的光型为面积较大的圆形光斑，会有部分光散落到路面之外而没有被利用。LED路灯的配光方案在道路照明要求的基础上进行，同时要考虑控制眩光和考虑环境系数。对于LED的配光，有以下两种方案：LED路灯的一次配光，即在功率型LED制造过程中，封装时采用透镜工艺可提高光效率、减少光输出损失、改变光输出特性；LED路灯的二次配光，即对LED路灯中的大功率LED采用透镜或反光器进一步改变输出光特性。
四、外壳散热
虽然白炽灯和萤光灯的能量损失大，但是大部分能量都是通过红外线直接放射出去，光源的发热少；而LED，除了作为可视光消耗的能量，其他能量都转换成了热。另外，由于LED封装面积小，通过对流和辐射的散热少，从而积累了大量的热。而分析其产热原因以及主要影响，主要有以下三个方面：一是热膨胀导致弯曲和龟裂；二是电子电路的运行障碍；三是材料品质恶化。因此要有效利用LED安装材质和散热器来解决散热，就必须把握产生热的传热路径。热解决重要的是排除传热路径中阻碍传热的因素，比如可以考虑在传热路径中使用导热性能好的材质、扩大路径的断面面积、涂导热剂使产品的连接部位不留空隙。因此也必须提高散热器表面的放热特性。典型的方法就是在表面多安装几个散热片，扩大散热器的放热面积。
五、稳定发光量
灯具发光量问题实际上是由电池放电的降压和LED的温度特性造成。通常蓄电池的放电过程大约有10%以上的压降。对于一个1W的LED，假如正向电压从3.4变到3.1V，其正向电流将会从350mA降低至100mA。即改变250mA。其输出光通量将会降低60%左右。此外，通常LED的伏安特性具有负温度系数，大约为-2mV/℃。如果环境温度变化50℃，那么正向电压就有可能变化0.1V。对于一个1W的LED，其正向电流就有可能变化100mA，即从350mA降低至250mA。而其发光量也会降低20%。相当于随温度变化的光衰。为了彻底解决这个问题，就必须要采用恒流芯片来保持LED的正向电流不变。PAM2842是一种可以供给30个1瓦LED的恒流控制芯片，它可以在不论是由温度变化还是由电池放电所引起的电压变化情况下，保持LED的正向电流在3%以内。也就是可以保持其短期光衰在3%以内，从而保证其发光量的稳定。
参 考 文 献
led驱动电路篇10
关键词：LED；XL6006 ；555定时器；PWM
目前，太阳能路灯应用日趋广泛，太阳能路灯采用蓄电池供电，供电电压一般在12.6V左右，采用大功率LED光源取代了传统的无极灯和钠灯，LED照明光源功率一般在10W到60W之间，需要的驱动电压与LED灯珠串联数相关，电压一般均在15V以上，需要的驱动电流与LED并联数相关，一款好的驱动电源能够有效的提高蓄电池的使用寿命，减小大功率LED光源的光衰，因此，设计一款蓄电池供电功率可调的LED驱动电源，具有很好的应用价值。
一．功率照明LED的特性
大功率照明LED利用PN结发光的原理，PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。当PN结处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关[1]。目前，路灯LED灯具均采用1W功率LED芯片，采用多串多并的方式构成不同功率的光源。1WLED光源的正向工作电压一般情况下为3.2V，正向工作电流IF一般为350mA。功率LED芯片是低电压、大电流驱动的器件，其发光强度由流过LED的电流大小决定。电流过大会引起LED光衰减，电流过小会影响LED的发光强度。因此，LED的驱动需要提供恒流电源，以保证大功率LED使用的安全性，同时达到理想的发光强度。在LED照明领域，为体现出LED灯节能和长寿命的特点，正确选择LED驱动IC至关重要。没有好的驱动IC的匹配，LED照明的优势无法体现出来。
二．功率LED驱动电源的设计
（一）XL6006简介
XL6006是芯龙公司设计的一颗突破传统电路拓扑结构，结合HVBCD工艺，大电流，高压DC/DC升压恒流LED驱动IC，有如下特点：1.具有较宽的直流3.6V到32V输入电压范围（低压可以兼顾锂电供电）2. 最高升压可到60V，可驱动串联16颗1W LED；3. 最大开关电流5A，可驱动0~50W功率的LED；4. EN脚可实现PWM调光，且自带软启动功能；5.低至0.2V参考电压，可以有效提高系统效率 6.输出60V过压保护功能； 7.内置过热保护功能。其优势为：宽电压输入，大电流输出，电路简单。 XL6006应用简单，其普通DC/DC升压拓扑结构，效率高达95%，适用于基于LED的汽车、路灯、太阳能灯及LED背光驱动的应用。
（二）XL6006电路设计
XL6006是一个180KHz的固定频率PWM降压DC-DC转换器，5A开关电流能力，该电路应用简单，外部元器件比较少。鉴于LED领域的系统需求，内部除了常规的限流电路，过温度保护，开路保护外，还内置了专用LED的CC。CC是通过电阻RCS测量LED电流并实现电流模式控制，在正常工作情况，LED电流由0.22V的PWM控制器内部参考电压除以RCS电阻值所决定。即I=0.22V/RCS，因为RCS两端的电压降在正常工作条件下将一直保持在0.22V，OVP是芯片内部有开路保护，保护电压52V左右，芯片外部通过电阻R1和R2测量输出电压并实现电压模式控制，实现二次开路保护，一般OVP设置为比正常输出电压高20%。在芯片正常工作的时候，CC起作用；当CC这一路出现问题，OVP钳位输出电压，使LED不会承受较大功率而烧毁。PWM调光这一块也可以调节1脚EN来实现，EN的逻辑关系是一旦这一点电位高于1.4V，芯片输出正常。低于0.8V芯片不工作。由于芯片本身的频率只有180K，内置软启动电路电路，所以在一定占空比的条件下，PWM 调光的速率不应该太快，建议在100KHZ-300KHZ；也可以通过FB来实现对芯片的PWM调光控制，高电平高于1V，芯片关断，低于0.3V，芯片开启[2]。XL6006电路如***1所示。
XL6006电路采用了4位拨码开关，分别连接了4个高精度低阻值电阻，4个电阻的阻值分别为0.15欧、0.18欧、0.24欧、0.36欧；根据***公司提供的公式I=0.22V/RCS可知，4路的电流分别为1466mA﹑1222mA、917mA、611mA， 可以分别支持5并﹑4并、3并、2并LED光源。L1为大电流磁环电感，用于升压；SS36为4A肖基特二极管，D10为56V稳压管，R19电阻用于空载时对XL6006芯片进行保护；BV+ BV-为蓄电池接入正负极，LV+ LV-为LED光源的正负极。D11是PWM信号的接入单向二极管，防止信号反串。
（三）功率调节电路设计
PWM是脉宽调制的缩写，实际上是脉冲波形，其最重要的一个技术指标是占空比。占空比是指脉冲波形中，高电平时间在周期里所占的比例。如果用PWM波作为驱动信号，可以控制送到负载上的“等效电流”值，通过调节PWM波的占空比，调节负载上的等效电流，又因为LED光源的光的强度与通过的电流有关，所以调节调节PWM波的占空比，即可调光。
因此调光电路的设计就是要设计产生占空比可调的PWM信号的电路，利用555定时器可以容易的产生PWM信号。占空比可调PWM信号发生器电路如***2所示。
如***2所示，555定时器与R1、R2、W1、D1、D2和C1组成了无稳态多谐振荡器，D1和D2分别为充电放电的导引管[3]。
以上公式不管W1如何调节，脉冲周期是不变的，占空比是变化的。
三．结束语
本设计的太阳能路灯LED驱动电源性能稳定，可支持多并多串LED光源，LED光源功率范围在6W-48W之间；并采用555定时器产生PWM信号实现了功率可调，经测试系统转换效率高达90%以上，具有功耗低、性能稳定等特点。目前已经进入大批量生产，并取得了较好的使用效果。此解决方案对从事太阳能相关产品的研发具有一定的参考价值。
参考文献：
[1]周志敏.周纪海.纪爱华 LED驱动电路设计与应用[M].人民邮电出版社. 2008.1
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