一般LED驅動(dòng)電路介紹

正向壓降(VF)和正向電流的(IF)關(guān)系曲線(xiàn)，由曲線(xiàn)可知，當正向電壓超過(guò)某個(gè)閾值(約2V)，即通常所說(shuō)的導通電壓之后，可近似認為，IF與VF成正比。見(jiàn)表是當前主要超高亮LED的電氣特性。由表可知，當前超高亮LED的最高IF可達1A，而VF通常為2～4V。

由于LED的光特性通常都描述為電流的函數，而不是電壓的函數，光通量(φV)與IF的關(guān)系曲線(xiàn)，因此，采用恒流源驅動(dòng)可以更好地控制亮度。此外，LED的正向壓降變化范圍比較大a(最大可達1V以上)，而由上圖中的VF-IF曲線(xiàn)可知，VF的微小變化會(huì )引起較大的，IF變化，從而引起亮度的較大變化。所以,采用恒壓源驅動(dòng)不能保證LED亮度的一致性，并且影響LED的可靠性、壽命和光衰。因此，超高亮LED通常采用恒流源驅動(dòng)。

LED的溫度與光通量(φV)關(guān)系曲線(xiàn)，由下圖可知光通量與溫度成反比，85℃時(shí)的光通量是25℃時(shí)的一半，而一40℃時(shí)光輸出是25℃時(shí)的1．8倍。溫度的變化對LFD的波長(cháng)也有一定的影響，因此，良好的散熱是LED保持恒定亮度的保證。

一般led驅動(dòng)電路介紹

由于受到LED功率水平的限制，通常需同時(shí)驅動(dòng)多個(gè)LED以滿(mǎn)足亮度需求，因此，需要專(zhuān)門(mén)的驅動(dòng)電路來(lái)點(diǎn)亮LED。下面簡(jiǎn)要介紹LED概念型驅動(dòng)電路。

電阻限流驅動(dòng)電路是最簡(jiǎn)單的驅動(dòng)電路，限流電阻按下式計算。

Vin為電路的輸入電壓： VF為IED的正向電流； VF為L(cháng)ED在正向電流為，IF時(shí)的壓降； VD為防反二極管的壓降(可選)； y為每串LED的數目； x為并聯(lián)LED的串數。

LED的線(xiàn)性化數學(xué)模型為式中：Vo為單個(gè)LED的開(kāi)通壓降； Rs為單個(gè)LED的線(xiàn)性化等效串聯(lián)電阻。則上式限流電阻的計算可寫(xiě)為當電阻選定后，電阻限流電路的IF與VF的關(guān)系為由上式可知電阻限流電路簡(jiǎn)單，但是，在輸入電壓波動(dòng)時(shí)，通過(guò)LED的電流也會(huì )跟隨變化，因此調節性能差。另外，由于電阻R的接人損失的功率為xRIF，因此效率低。

線(xiàn)性調節器介紹

線(xiàn)性調節器的核心是利用工作于線(xiàn)性區的功率三極管或mosFFET作為一動(dòng)態(tài)可調電阻來(lái)控制負載。線(xiàn)性調節器有并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種。

并聯(lián)型線(xiàn)性調節器又稱(chēng)為分流調節器(實(shí)際上負載可以是多個(gè)LED串聯(lián)，下同)，它與LED并聯(lián)，當輸入電壓增大或者LED減少時(shí)，通過(guò)分流調節器的電流將會(huì )增大，這將會(huì )增大限流電阻上的壓降，以使通過(guò)LED的電流保持恒定。由于分流調節器需要串聯(lián)一個(gè)電阻，所以效率不高，并且在輸入電壓變化范圍比較寬的情況下很難做到恒定的調節。串聯(lián)型調節器，當輸入電壓增大時(shí)，調節動(dòng)態(tài)電阻增大，以保持LED上的電壓(電流)恒定。由于功率三極管或MOSFET管都有一個(gè)飽和導通電壓，因此，輸入的最小電壓必須大于該飽和電壓與負載電壓之和，電路才能正確地工作。

上述驅動(dòng)技術(shù)不但受輸入電壓范圍的限制，而且效率低。在用于低功率的普通LED驅動(dòng)時(shí)，由于電流只有幾個(gè)mA，因此損耗不明顯，當用作電流有幾百mA甚至更高的高亮LED的驅動(dòng)時(shí)，功率電路的損耗就成了比較嚴重的問(wèn)題。開(kāi)關(guān)電源是目前能量變換中效率最高的，可以達到90％以上。Buek、Boost和 Buck-Boost等功率變換器都可以用于LED的驅動(dòng)，只是為了滿(mǎn)足LED的恒流驅動(dòng)，采用檢測輸出電流而不是檢測輸出電壓進(jìn)行反饋控制。

采用Buck變換器的LED驅動(dòng)電路，與傳統的Buek變換器不同，開(kāi)關(guān)管S移到電感L的后面，使得S源極接地，從而方便了S的驅動(dòng)，LED 與L串聯(lián)，而續流二極管D與該串聯(lián)電路反并聯(lián)，該驅動(dòng)電路不但簡(jiǎn)單而且不需要輸出濾波電容，降低了成本。但是，Buck變換器是降壓變換器，不適用于輸入電壓低或者多個(gè)LED串聯(lián)的場(chǎng)合。

采用Boost變換器的LED驅動(dòng)電路，通過(guò)電感儲能將輸出電壓泵至比輸入電壓更高的期望值，實(shí)現在低輸入電壓下對LED的驅動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是這樣的驅動(dòng)ic輸出可以并聯(lián)使用，有效的提高單顆LED功率。

采用Buck―Boost變換器的LED驅動(dòng)電路。與Buek電路相似，該電路S的源極可以直接接地，從而方便了S的驅動(dòng)。Boost和 Buck-Boosl變換器雖然比Buck變換器多一個(gè)電容，但是，它們都可以提升輸出電壓的絕對值，因此，在輸入電壓低，并且需要驅動(dòng)多個(gè)LED時(shí)應用較多。

PWM調光知識介紹

在手機及其他消費類(lèi)電子產(chǎn)品中，白光LED越來(lái)越多地被使用作為顯示屏的背光源。近來(lái)，許多產(chǎn)品設計者希望白光LED的光亮度在不同的應用場(chǎng)合能夠作相應的變化。這就意味著(zhù)，白光LED的驅動(dòng)器應能夠支持LED光亮度的調節功能。目前調光技術(shù)主要有三種：PWM調光、模擬調光、以及數字調光。市場(chǎng)上很多驅動(dòng)器都能夠支持其中的一種或多種調光技術(shù)。本文將介紹這三種調光技術(shù)的各自特點(diǎn)，產(chǎn)品設計者可以根據具體的要求選擇相應的技術(shù)。

PWM Dimming (脈寬調制) 調光方式――這是一種利用簡(jiǎn)單的數字脈沖，反復開(kāi)關(guān)白光LED驅動(dòng)器的調光技術(shù)。應用者的系統只需要提供寬、窄不同的數字式脈沖，即可簡(jiǎn)單地實(shí)現改變輸出電流，從而調節白光LED的亮度。PWM 調光的優(yōu)點(diǎn)在于能夠提供高質(zhì)量的白光，以及應用簡(jiǎn)單，效率高！例如在手機的系統中，利用一個(gè)專(zhuān)用PWM接口可以簡(jiǎn)單的產(chǎn)生任意占空比的脈沖信號，該信號通過(guò)一個(gè)電阻，連接到驅動(dòng)器的EN接口。多數廠(chǎng)商的驅動(dòng)器都支持PWM調光。但是，PWM 調光有其劣勢。主要反映在：PWM調光很容易使得白光LED的驅動(dòng)電路產(chǎn)生人耳聽(tīng)得見(jiàn)的噪聲（audible noise，或者microphonic noise）。這個(gè)噪聲是如何產(chǎn)生？通常白光LED驅動(dòng)器都屬于開(kāi)關(guān)電源器件（buck、boost 、charge pump等），其開(kāi)關(guān)頻率都在1MHz左右，因此在驅動(dòng)器的典型應用中是不會(huì )產(chǎn)生人耳聽(tīng)得見(jiàn)的噪聲。但是當驅動(dòng)器進(jìn)行PWM調光的時(shí)候，如果PWM信號的頻率正好落在200Hz到20kHz之間，白光LED驅動(dòng)器周?chē)碾姼泻洼敵鲭娙菥蜁?huì )產(chǎn)生人耳聽(tīng)得見(jiàn)的噪聲。所以設計時(shí)要避免使用20kHz以下低頻段。

我們都知道，一個(gè)低頻的開(kāi)關(guān)信號作用于普通的繞線(xiàn)電感（wire winding coil），會(huì )使得電感中的線(xiàn)圈之間互相產(chǎn)生機械振動(dòng)，該機械振動(dòng)的頻率正好落在上述頻率，電感發(fā)出的噪音就能夠被人耳聽(tīng)見(jiàn)。電感產(chǎn)生了一部分噪聲，另一部分來(lái)自輸出電容?，F在越來(lái)越多的手機設計者采用陶瓷電容作為驅動(dòng)器的輸出電容。陶瓷電容具有壓電特性，這就意味著(zhù)：當一個(gè)低頻電壓紋波信號作用于輸出電容，電容就會(huì )發(fā)出吱吱的蜂鳴聲。當PWM信號為低時(shí)，白光LED驅動(dòng)器停止工作，輸出電容通過(guò)白光LED和下端的電阻進(jìn)行放電。因此在PWM調光時(shí)，輸出電容不可避免的產(chǎn)生很大的紋波?？傊?，為了避免PWM調光時(shí)可聽(tīng)得見(jiàn)的噪聲，白光LED驅動(dòng)器應該能夠提供超出人耳可聽(tīng)見(jiàn)范圍的調光頻率！相對于PWM調光，如果能夠改變RS的電阻值，同樣能夠改變流過(guò)白光LED的電流，從而變化LED的光亮度。我們稱(chēng)這種技術(shù)為模擬調光。

模擬調光最大的優(yōu)勢是它避免了由于調光時(shí)所產(chǎn)生的噪聲。在采用模擬調光的技術(shù)時(shí)，LED的正向導通壓降會(huì )隨著(zhù)LED電流的減小而降低，使得白光LED的能耗也有所降低。但是區別于PWM調光技術(shù)，在模擬調光時(shí)白光LED驅動(dòng)器始終處于工作模式，并且驅動(dòng)器的電能轉換效率隨著(zhù)輸出電流減小而急速下降。所以，采用模擬調光技術(shù)往往會(huì )增大整個(gè)系統的能耗。模擬調光技術(shù)還有個(gè)缺點(diǎn)在于發(fā)光質(zhì)量。由于它直接改變白光LED的電流，使得白光LED的白光質(zhì)量也發(fā)生了變化！

除了PWM調光，模擬調光，目前有些產(chǎn)商的驅動(dòng)器支持數字調光。具備數字調光技術(shù)的白光LED驅動(dòng)器會(huì )有相應的數字接口。該數字接口可以是SMB、I2C、或者是單線(xiàn)式數字接口。系統設計者只要根據具體的通信協(xié)議，給驅動(dòng)器一串數字信號，就可以使得白光LED的光亮發(fā)生變化。