LED驅(qū)動原理設(shè)計及案例
為保持IF恒定,DC/DC穩(wěn)壓器感知VFB,然后調(diào)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(wěn)壓器FB反饋端實現(xiàn)恒壓到恒流轉(zhuǎn)換的原理。
一般來說,DC/DC穩(wěn)壓器對VFB的變化有一個感知的范圍,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(wěn)壓器容許的范圍內(nèi)。
以VFB等于1.25V為例,假設(shè)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來說,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(shè)計對提高LED的功效至關(guān)重要,它應(yīng)該選取盡可能小的數(shù)值。
圖4:從采樣電阻直接獲取反饋電壓的設(shè)計。
由于直接將RFB連接FB端會造成RFB的功耗過大,所以在FB端和RFB之間放置一個運算放大器,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,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原理工作的穩(wěn)壓器有LM2736和LM2734。
LM2734是1A降壓型穩(wěn)壓器?;贚M2734的恒流驅(qū)動電路(圖3)利用LM321運算放大器獲取采樣電阻Rset上的電壓,結(jié)合其它電阻和電容就可以構(gòu)成一個完整、高效率的大功率LED恒流驅(qū)動電路。在實際使用中,有些LED恒流驅(qū)動電路可以直接從采樣電阻獲取反饋電壓,如圖4所示。
圖3中采樣電阻Rset決定了恒流驅(qū)動電路的設(shè)計,而且對整個系統(tǒng)的效率有重要影響,因此仔細設(shè)計Rset對節(jié)省能源至關(guān)重要。圖3和圖4的詳細設(shè)計文件請向國家半導體當?shù)厥跈?quán)分銷商索取。
一般來說,如果要求LED驅(qū)動電流的變化不超過標稱值的5%至10%,那么采用精度為2%的電阻就足夠了。LED驅(qū)動電流的典型波動范圍是正負10%。由于采樣電阻消耗的功率較大,應(yīng)避免使用功率較小的貼片電阻。此外,LM3478方案適用于多個大功率LED的恒流驅(qū)動,而基于LM5021的恒流驅(qū)動設(shè)計方案則針對220V AC/DC轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用。
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