LED的恒流驅動(dòng)

  
    用白色LED為顯示器或其他照明設備作背光源時(shí)，需要對其進(jìn)行恒流驅動(dòng)，主要原因是： 

    LED正向導通電壓的典型值3.0V~4.0V，驅動(dòng)電流為20mA。如果只是用一個(gè)固定的正向電壓驅動(dòng)LED，可能會(huì )產(chǎn)生變化范圍較大的正向電流。圖1給出了6個(gè)隨機的白色LED的正向電流隨正向電壓的變化關(guān)系曲線(xiàn)，如果用3.4V驅動(dòng)這6只LED，相應的正向電流差別較大：10mA~44mA，取決于具體的LED特性曲線(xiàn)。 

    為保證可靠性，驅動(dòng)LED的電流必須低于LED額定值的要求，典型最大值一般為30mA，但是，從圖2可以看出：當環(huán)境溫度升高時(shí)所允許的額定電流會(huì )降低，例如，當溫度達到50℃時(shí)電流需限制在20mA以?xún)?。通過(guò)觀(guān)察圖1、圖2不難得出這樣的結論：只是用恒壓方式驅動(dòng)白色LED的方案可靠性較差。另外，用恒定電流驅動(dòng)白色LED還可以獲得亮度和色度的一致性。  




    圖3給出了幾種通用的白色LED驅動(dòng)電路，圖4是對應的、用圖1所示6只LED進(jìn)行測試時(shí)得到的電流調節精度。圖4中調節器的輸出負載曲線(xiàn)畫(huà)在LED Vf曲線(xiàn)圖上，兩條曲線(xiàn)的交點(diǎn)是各個(gè)LED的調節工作點(diǎn)。 

    圖3a所示電路用穩壓源配合鎮流電阻控制LED的電流，這種結構的優(yōu)點(diǎn)是選擇電壓源的余地很大，調節器與LED之間只需要一個(gè)連接端點(diǎn)；缺點(diǎn)是效率較低，這主要是鎮流電阻的損耗造成的，另外，它對LED正向電流的控制不是很精確。從圖4a測試曲線(xiàn)可以看出6只不同LED的電流變化范圍是：14.2mA~18.4mA，由廠(chǎng)商A提供的LED平均亮度要比廠(chǎng)商B提供的LED高2mA。 

    圖3b所示電路用于調節LED的總電流，鎮流電阻用于實(shí)現各LED之間的匹配。MAX1910采用的就是這種結構，這種電路在驅動(dòng)同一廠(chǎng)商提供的同一批次的產(chǎn)品時(shí)可以獲得較好的效果，圖3b中可以采用阻值較小的鎮流電阻，這樣，與圖3a相比，當控制電流相同時(shí)可減小電流損耗。 圖4b給出了不同LED驅動(dòng)電流的變化情況，各LED平均控制電流相同：17.5mA，從圖4b可以看出：電流變化范圍在15.4mA~19.6mA，這種結構的缺陷是鎮流電阻耗電較大，而且，各LED電流的匹配性不是很好。但與圖3a相比，這種電路折衷考慮了性能和電路的簡(jiǎn)易程度，適用于一些對成本要求較高的低端產(chǎn)品。 

    圖3c可分別調節各LED的電流，無(wú)需鎮流電阻。電流調節精度和匹配度取決于每個(gè)獨立的電流調節器，MAX1570采用了這種電流源結構，電流精度為2% 、匹配度達0.3% 。由于電流調節器允許較低的壓差，可以獲得較高的效率。圖4c表明所有被測試的6只白色LED電流均保持在穩定的17.5mA，由于省去了鎮流電阻，可有效節省線(xiàn)路板面積，但在調節器與LED之間需要四個(gè)連接端。這種電路能夠提供較高的性能指標，是基于電感結構的競爭方案。 

    圖3d是一種基于電感的升壓電路，將其配置為電流調節器，轉換效率較高。較低的反饋門(mén)限進(jìn)一步減小了檢流電阻的功率消耗，另外，因為L(cháng)ED按照串聯(lián)方式連接，任何工作條件下都能夠使LED的亮度保持一致。電流精度取決于調節器反饋門(mén)限的精度，不受LED正向導通電壓變化的影響。MAX1848和MAX1561是這種電流調節電路的兩個(gè)典型范例，轉換效率可以達到87% (3只串聯(lián)LED)或84% (6只串聯(lián)LED)。這種電路的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在調節器與LED之間只需要兩個(gè)連接端點(diǎn)，為用戶(hù)的設計提供了一定的靈活性。但是，由于電路中采用了電感，與上述方案相比尺寸較大、成本較高、EMI輻射也較大。


 圖3  白色LED通常有四種不同的驅動(dòng)電路