降壓型LED驅(qū)動(dòng)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

序 言

LED 即發(fā)光二極管，是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件。它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，在半導(dǎo)體中通過載流子發(fā)生復(fù)合放出過剩的能量而引起光子發(fā)射，直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫、白色的光。

LED 一般被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有高節(jié)能、利環(huán)保、壽命長(zhǎng)、體積小、高亮度等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領(lǐng)域;LED 燈作為一種新的照明用光源，正在逐漸得到大規(guī)模和大范圍內(nèi)的應(yīng)用;LED 照明燈自身在節(jié)能，長(zhǎng)壽，高能效，亮度方便可調(diào)節(jié)等方面的優(yōu)異特性也符合現(xiàn)在倡導(dǎo)的低碳，環(huán)保的大趨勢(shì);目前，LED 照明在LED 背光，LED廣告燈，LED 幕墻，大功率LED 路燈，LED 節(jié)能燈及日光燈，LED 顯示等領(lǐng)域得到廣泛深入的應(yīng)用;預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年內(nèi)，LED 燈將可能逐漸進(jìn)入家庭照明，室內(nèi)外照明等領(lǐng)域，成為一種重要的照明光源。決定 LED 燈的性能和壽命的核心部分是LED 恒流驅(qū)動(dòng)電路，LED 燈的壽命(光亮度衰減)與驅(qū)動(dòng)電流的穩(wěn)定性和電流紋波或雜訊息息相關(guān)，LED 燈的可靠性主要取決于驅(qū)動(dòng)芯片的可靠性和各種安全保護(hù)措施。

一 XL4011 LED 驅(qū)動(dòng)電源方案

[1] 應(yīng)用簡(jiǎn)要說(shuō)明

XL4011 是一個(gè)150KHz 的固定頻率PWM 降壓DC-DC 轉(zhuǎn)換器，1.2A 電流負(fù)載能力，該電路應(yīng)用簡(jiǎn)單，外部元器件比較少。鑒于LED 領(lǐng)域的系統(tǒng)需求，內(nèi)部除了常規(guī)的過流保護(hù)，過溫度保護(hù)，輸出短路保護(hù)外，還內(nèi)置了專用LED 的CC,OVP;

CC 是通過電阻RCS 測(cè)量LED 電流并實(shí)現(xiàn)電流模式控制，在正常工作情況，LED 電流由0.155V 的PWM 控制器內(nèi)部參考電壓除以RCS 電阻值所決定。即I=0.155V/RCS,因?yàn)镽CS 兩端的電壓降在正常工作條件下將一直保持在0.155V;

OVP 是通過電阻R1 和R2 測(cè)量輸出電壓并實(shí)現(xiàn)電壓模式控制，一般OVP 設(shè)置為比正常輸出電壓高10%.在芯片正常工作的時(shí)候，CC 起作用;當(dāng)CC 這一路出現(xiàn)問題，OVP 鉗位輸出電壓，使LED 不會(huì)承受較大功率而燒毀!

PWM 調(diào)光這一塊也可以調(diào)節(jié)4 腳FB 來(lái)實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)B 基準(zhǔn)為1.235V,一旦這一點(diǎn)電位高于1.235V,關(guān)閉輸出!低于1.235V 芯片工作!由于芯片本身的頻率只有150K,所以在一定占空比的條件下，PWM調(diào)光的速率不應(yīng)該太快，建議在100KHZ-300KHZ使能端EN 腳控制芯片輸出，EN 腳電位為低電平(0.8V 以下)或者懸空的時(shí)候，芯片有輸出!EN腳電位為高電平(1.4V 以上)，芯片關(guān)斷輸出!

其他幾款同類型芯片如下：XL4001,XL6002,XL4101

[2]技術(shù)特點(diǎn)

(1)用于LED 全集成方案，系統(tǒng)成本低，可靠性高;

(2)IC 內(nèi)部CC,OVP 都是通過控制PWM 實(shí)現(xiàn)的;因此，輸出電壓，輸出電流，輸出過壓保護(hù)的精度更高，響應(yīng)速度很快;內(nèi)置過流保護(hù)、過溫度保護(hù)等安全措施。

(3)XL4011 為40V 高壓雙極工藝制造，更加皮實(shí),應(yīng)用于多種環(huán)境;由于其為150K 固定頻率，使得LED 驅(qū)動(dòng)的EMI 設(shè)計(jì)相對(duì)容易;

[3]降壓型LED 驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品典型應(yīng)用示意圖

1. XL4001 典型應(yīng)用電路及圖示

測(cè)試數(shù)據(jù)見下圖表，在輸入電壓36V,輸出從1 顆燈到10 顆1W LED 燈，單路輸出電流在350MA 時(shí)，室溫16℃，測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)的效率!溫度測(cè)試點(diǎn)在芯片表面，整個(gè)系統(tǒng)最高可以做到10 串5 并，50 顆1WLED.一般建議使用在25W 以內(nèi)。

2. XL6002 典型應(yīng)用電路及圖示

測(cè)試數(shù)據(jù)見下圖表，在輸入電壓36V,輸出從1 顆燈到10 顆1W LED 燈，單路輸出電流在350MA 時(shí)，室溫16℃，測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)的效率!溫度測(cè)試點(diǎn)在芯片表面，整個(gè)系統(tǒng)最高可以做到10 串6 并，60 顆1WLED.一般建議在35W 以內(nèi)。