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LED的恒流驅動(dòng)

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作者: 時(shí)間:2007-03-29 來(lái)源: 收藏

  
    用白色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: 

    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),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 


 

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