白光LED驅動(dòng)分析與應用

摘要：目前LED驅動(dòng)方式多種多樣，為了幫助LED驅動(dòng)設計者全面認識和理解LED驅動(dòng)，選擇更合適的驅動(dòng)方式，在此通過(guò)簡(jiǎn)述各種驅動(dòng)方式的發(fā)展情況和原理，對比分析各種驅動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)，得出了各種驅動(dòng)方式的適用范圍和條件，最后根據各種實(shí)際情況，指出了在不同條件下，如何考慮和選擇合適的LED驅動(dòng)來(lái)滿(mǎn)足實(shí)際情況的需要。這一分析具有全面、易懂、指導性和可操作性強等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：白光LED；驅動(dòng)方式；原理；應用

0 引言
白光LED照明方式以高效、低功耗、節能環(huán)保等特性，已經(jīng)廣泛獲得大家的認可。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，LED就是可發(fā)光的二極管，它的發(fā)光強度與通過(guò)它的正向電流成正比，且存在導通電壓，當電流大小為20 mA時(shí)，正向壓降一般為3～3．5 V。很多時(shí)候，單個(gè)LED發(fā)光強度并不能滿(mǎn)足實(shí)際應用的需求，還必須將多個(gè)LED串聯(lián)或并聯(lián)使用，這就需要大的電壓或電流來(lái)驅動(dòng)，而不同的制作工藝，甚至不同批次，LED都存在著(zhù)性能不匹配的問(wèn)題，這也為合理設計驅動(dòng)帶來(lái)難題。所以，雖然原始的電源有很多種類(lèi)，但都不能直接給LED供電。這就要求根據不同的需要采取升壓或者降壓，以及恒流或恒壓的驅動(dòng)方式進(jìn)行驅動(dòng)。

1 常見(jiàn)LED驅動(dòng)器工作原理
1．1 線(xiàn)性穩壓驅動(dòng)器
最早成套出現的線(xiàn)性穩壓驅動(dòng)器出現于20世紀70年代，那時(shí)是以NPN管作為穩壓器件的，如圖1所示。這種穩壓器件在輸入電壓與輸出電壓之間要求2Vbe的電壓，當輸入電壓低于2Vbe時(shí)，NPN管進(jìn)入飽和，穩壓器將失去穩壓能力。為了減少壓差，出現了組合型的穩壓器，如圖2所示，即用PNP管驅動(dòng)NPN管的基極，但壓差也接近1Vbe。20世紀80年代中期，市場(chǎng)上出現了低壓差線(xiàn)性穩壓器，如圖3所示。與NPN穩壓器不同，PNP穩壓器壓差不是Vbe的函數，而是PNP管Vce的函數，這個(gè)電壓值要低得多，隨著(zhù)制造工藝的成熟，PNP穩壓器壓差已經(jīng)小于500 mV。

現在線(xiàn)性穩壓驅動(dòng)器已發(fā)展成圖4所示結構。

線(xiàn)性穩壓驅動(dòng)器是指在線(xiàn)性區或飽和區工作的晶體管、場(chǎng)效應管從輸入電壓中分去多余的電壓，產(chǎn)生可調節、穩定且精確的直流電壓，通常由穩壓器件、誤差放大器、反饋電路以及基準電壓組成。穩壓器件通常是一個(gè)MOS管，相當于一個(gè)壓控電阻，由柵極電壓控制電阻大小。輸出電壓Vout是由穩壓器件與負載分壓得到的Vout=Vin-Vp，若輸入電壓Vin或負載發(fā)生變化，控制端電壓Vc也隨著(zhù)變化，控制MOS管阻值，達到調整MOS管分壓Vp大小的目的，使Vout保證穩定。線(xiàn)性穩壓驅動(dòng)器也可通過(guò)將采樣電阻與負載進(jìn)行串聯(lián)，反饋電壓Vo=Iout×R1，保持R1大小不變，則反饋電壓可反映輸出電流大小的變化，進(jìn)而改成線(xiàn)性穩流驅動(dòng)器，其具體工作原理與線(xiàn)性穩壓驅動(dòng)器基本一致。
線(xiàn)性穩壓器的效率是比較低的。由原理可知，該驅動(dòng)器的輸出電壓是由輸入電壓減去MOS管分壓Vp而得到的，而這部分電壓完全是轉變?yōu)闊崮芟牡?，所以為了提高驅?dòng)器效率，一般要求Vp越低越好。將輸入／輸出電壓差較低的線(xiàn)性穩壓驅動(dòng)器稱(chēng)為低壓差線(xiàn)性穩壓器，簡(jiǎn)稱(chēng)LDO。