大功率LED恒流驅動(dòng)電路的設計分析與實(shí)例

礦燈也是LED燈的主要應用領(lǐng)域之一，它屬于特種照明行業(yè)，需要專(zhuān)業(yè)的認證標準，中國對LED在礦燈領(lǐng)域的應用一直都很重視。目前，LED設計行業(yè)存在對特種行業(yè)的需求認識不足的問(wèn)題，設計中常采用一些不切實(shí)際的、新奇的設計方案。例如，將LED燈和電池一起嵌入頭盔，卻沒(méi)有考慮到礦燈特殊使用環(huán)境的各種需求，這可能是造成LED在礦燈市場(chǎng)的應用一直沒(méi)有打開(kāi)局面的重要原因。

對于礦燈LED應用，美國國家半導體提供了豐富的DC/DC穩壓器產(chǎn)品，包括LM3485、LM3478和LM5010。已經(jīng)用戶(hù)采用一顆1W的LED燈，周?chē)俜?顆普通的高亮度LED燈，構成一種具有特殊閃爍功能的礦燈。

總而言之，LED燈在燈飾和特種照明行業(yè)有著(zhù)廣泛的發(fā)展前景，國家半導體為此提供完整的新型LED驅動(dòng)解決方案

圖3：基于LM2734的恒流驅動(dòng)電路

高效的恒流驅動(dòng)電路

恒壓供電的基本電路(圖1左)采用反饋電阻RFB1和RFB2，當負載電流發(fā)生變化時(shí)，VFB也隨之變化，DC/DC穩壓器通過(guò)感知VFB的變化，使輸出電壓維持在一個(gè)固定的電平：

V0=(VFB*(RFB1+RFB2))/RFB1 (1)

在圖1右邊電路中，DC/DC穩壓器的FB是高阻輸入端，流經(jīng)LED的電流IF為：

IF=VFB/RFB (2)

為保持IF恒定，DC/DC穩壓器感知VFB，然后調整LED正端電壓，使流經(jīng)LED的電流保持恒定。這就是利用DC/DC穩壓器FB反饋端實(shí)現恒壓到恒流轉換的原理。

一般來(lái)說(shuō)，DC/DC穩壓器對VFB的變化有一個(gè)感知的范圍，一旦LED選定，其工作電流IF的大小也就確定了，所選的電阻要保證VFB落在DC/DC穩壓器容許的范圍內。

以VFB等于1.25V為例，假設IF分別為15mA、350mA和700mA，采樣電阻的功耗將分別小于20mW、400mW和800mW。對于1W的LED來(lái)說(shuō)，采樣電阻的功耗分別占到總電源消耗的2%、40%和80%。因此，采樣電阻的設計對提高LED的功效至關(guān)重要，它應該選取盡可能小的數值。

由于直接將RFB連接FB端會(huì )造成RFB的功耗過(guò)大，所以在FB端和RFB之間放置一個(gè)運算放大器，以放大RFB采集到的電壓VTAP(圖2)。

IF=VTAP/RFB=(VFB/RFB)*(1+RF/RI) (3)

通常，1W大功率LED的典型工作電流為350mA，如果選擇RFB等于1歐姆，則RFB的功耗為：

PRFB=I2*R=0.352*1=0.12W (4)

考慮運算放大器本身的功耗，RFB及其附屬電路的功耗大約為1W LED功率的12%。這樣就能在確保LED獲得恒流供電的同時(shí)，將RFB的功耗降低到可以接受的水平，從而使LED兩端的電壓盡可能大，流經(jīng)的電流也盡可能大。國家半導體按照這個(gè)原理工作的穩壓器有LM2736和LM2734。

圖4：從采樣電阻直接獲取反饋電壓的設計