LED低光衰驅動(dòng)電路設計

0 引 言

LED照明燈具具有節能省電、高效、環(huán)保、壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)，LED 照明燈具將逐漸取代白熾燈及熒光燈。若LED照明燈具走向全世界，其必將成為一個(gè)海量的產(chǎn)品。顯然，不斷地提高LED的輸入功率與發(fā)光效率是實(shí)現其成為通用照明方式的必由之路。

對于LED燈特別是大功率LED路燈，如果熱設計做得不好，LED結點(diǎn)溫度高，就會(huì )造成可逆性光衰和不可恢復的永久性光衰，影響LED燈具的性能和壽命。為了增加LED燈具可靠性，驅動(dòng)電源的性能及可靠性有待提高。大量實(shí)踐表明，LED不能加大輸入功率的基本原因，是由于LED在工作過(guò)程中會(huì )放出大量的熱，使管芯結溫迅速上升，輸入功率越高，發(fā)熱效應越大。溫度的升高將導致器件性能的變化與衰減，甚至失效。本文對LED驅動(dòng)電路進(jìn)行了過(guò)溫保護電路設計，從而降低了LED的光衰現象，并提高了LED的使用壽命。

1 LED過(guò)溫保護電路原理

1.1 集成電路

MBI1801是立即開(kāi)關(guān)的驅動(dòng)IC,也是專(zhuān)為高功率LED設計的驅動(dòng)IC.MBI1801提供了一個(gè)恒電流輸出通道及高輸出電流能力，可通過(guò)一外接電阻(Rext)設定MBI1801電流，電流輸出范圍從50 mA~1 200 mA,用以控制LED的發(fā)光亮度，此外亦可通過(guò)輸入PWM 訊號控制LED明亮度。為確保應用產(chǎn)品的可靠度，MBI1801內建溫度感應器與過(guò)熱保護(TP,Thermal Protection)功能。溫度感應器可偵測MBI1801的溫度狀態(tài);當MBI1801溫度超過(guò)165℃時(shí)，過(guò)熱保護功能會(huì )關(guān)閉電流，防止驅動(dòng)器的溫度過(guò)高。MBI1801已在TO-265封裝體上增加散熱能力，以達到安全處理高輸出電流。

芯片特點(diǎn)：恒流輸出值不受輸出端負載電壓影響;大恒流輸出范圍值：1.2 A;利用一個(gè)外接電阻，可調整電流輸出值;內建過(guò)熱保護裝置;操作電壓：5 V;“無(wú)鉛環(huán)保”包裝，加置散熱片。

產(chǎn)品應用：高亮度LED照明;紅外線(xiàn)LED 攝影機。

1.2 電路工作原理

圖1為MBI1801搭配LED過(guò)溫保護電路。

MBI1801 需要外設一個(gè)電阻(REXT)以確定LED預設電流，MBI1801所要使用的電阻此處用一個(gè)電位器POT1來(lái)替代，該電位器的標稱(chēng)值計算方法為：

在一些常見(jiàn)的設計中REXT常用兩個(gè)電阻串聯(lián)進(jìn)行分壓，從而得到過(guò)溫保護線(xiàn)路中的U1.此時(shí)的U1是一個(gè)定值，一旦確定R2的阻值，過(guò)溫保護電路只能設定一個(gè)過(guò)溫保護點(diǎn)，為了提高電路對外界環(huán)境的適應能力，可以將過(guò)溫保護點(diǎn)設置成可調節的溫度，于是此處選用一個(gè)電位器代替兩個(gè)串聯(lián)的電阻。

負溫度系數傳感器RT可接到LED 板上感測LED的溫度。當LED的溫度升高時(shí)，熱敏電阻的阻值會(huì )隨之降低，此時(shí)U2電壓也會(huì )隨之升高。當U2電壓超過(guò)U1的電壓值時(shí)，二極管VD2導通，U1的電位會(huì )被拉高，此時(shí)的LED電流計算公式為：

在式(1)、(2)、(3)中，UVD2為正向電壓，ILED為L(cháng)ED電流，UR-EXT為MBI1801 R-EXT 引腳的電壓。

LED電流會(huì )開(kāi)始下降直到溫度平衡，反之亦然。

U1的電壓可以通過(guò)電位器設定，該電壓一旦確定，線(xiàn)路的啟動(dòng)電壓也隨之而確定。

二極管VD2的作用在于當U2

2 設計過(guò)程

2.1 定義負溫度系數熱敏電阻阻值變化曲線(xiàn)

負溫度系數熱敏電阻簡(jiǎn)稱(chēng)為NTC.使用溫度范圍：-40 ℃ ~125 ℃。電阻值隨溫度升高而變小。

100 kΩ負溫度系數熱敏電阻值對溫度的變化曲線(xiàn)如圖2所示。

2.2 確定電位器POT1

LED選用4串4并的連接方式，其輸入電壓為13.5 V,LED的電流為1.2 A.由于MBI801 R-EXT引腳的電壓UR-EXT等于1.251 V,因此MBI801所使用的電位器為

所以此處選擇1 kΩ的電位器。