一種常見LED驅(qū)動電路的分析

采用電容降壓電路是一種常見的小電流電源電路﹐由于其具有體積小﹑成本低﹑電流相對恒定等優(yōu)點(diǎn)﹐也常應(yīng)用于LED的驅(qū)動電路中。

圖一 為一個實際的采用電容降壓的LED驅(qū)動電路﹕請注意﹐大部分應(yīng)用電路中沒有連接壓敏電阻或瞬變電壓抑制晶體管﹐建議連接上﹐因壓敏電阻或瞬變電壓抑制晶體管能在電壓突變瞬間( 如雷電﹑大用電設(shè)備起動等 )有效地將突變電流泄放﹐從而保護(hù)二級關(guān)和其它晶體管﹐它們的響應(yīng)時間一般在微毫秒級 。

電路工作原理﹕

電容C1的作用為降壓和限流﹕大家都知道﹐電容的特性是通交流﹑隔直流﹐當(dāng)電容連接于交流電路中時﹐其容抗計算公式為﹕

                      XC = 1/2πf C

式中﹐XC 表示電容的容抗﹑f 表示輸入交流電源的頻率﹑C 表示降壓電容的容量。

流過電容降壓電路的電流計算公式為﹕

                      I = U/XC

式中  I   表示流過電容的電流﹑U 表示電源電壓﹑XC  表示電容的容抗

在220V﹑50Hz的交流電路中﹐當(dāng)負(fù)載電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于220V時﹐電流與電容的關(guān)系式為﹕

                    I = 69C   其中電容的單位為uF﹐電流的單位為mA

下表為在220V﹑50Hz的交流電路中﹐理論電流與實際測量電流的比較

電阻R1為泄放電阻﹐其作用為﹕當(dāng)正弦波在最大峰值時刻被切斷時﹐電容C1上的殘存電荷無法釋放﹐會長久存在﹐在維修時如果人體接觸到C1的金屬部分﹐有強(qiáng)烈的觸電可能﹐而電阻R1的存在﹐能將殘存的電荷泄放掉﹐從而保證人﹑機(jī)安全。泄放電阻的阻值與電容的大小有關(guān)﹐一般電容的容量越大﹐殘存的電荷就越多﹐泄放電阻就阻值就要選小些。經(jīng)驗數(shù)據(jù)如下表﹐供設(shè)計時參考﹕

D1 ~ D4的作用是整流﹐其作用是將交流電整流為脈動直流電壓。

C2﹑C3的作用為濾波﹐其作用是將整流后的脈動直流電壓濾波成平穩(wěn)直流電壓

壓敏電阻( 或瞬變電壓抑制晶體管 )的作用是將輸入電源中瞬間的脈沖高壓電壓對地泄放掉﹐從而保護(hù)LED不被瞬間高壓擊穿。

LED串聯(lián)的數(shù)量視其正向?qū)妷? Vf )而定﹐在220V AC電路中﹐最多可以達(dá)到80個左右。

組件選擇﹕電容的耐壓一般要求大于輸入電源電壓的峰值﹐在220V,50Hz的交流電路中時﹐可以選擇耐壓為400伏以上的滌綸電容或紙介質(zhì)電容。

D1 ~D4 可以選擇IN4007。

濾波電容C2﹑C3的耐壓根據(jù)負(fù)載電壓而定﹐一般為負(fù)載電壓的1.2倍。其電容容量視負(fù)載電流的大小而定。

下列電路圖為其它形式的電容降壓驅(qū)動電路﹐供設(shè)計時參考﹕

在圖 二 電路中﹐可控硅SCR及R3組成保護(hù)電路﹐當(dāng)流過LED的電流大于設(shè)定值時﹐SCR導(dǎo)通一定的角度﹐從而對電路電流進(jìn)行分流﹐使LED工作于恒流狀態(tài)﹐從而避免LED因瞬間高壓而損壞。

在圖三電路中﹐C1﹑R1﹑壓敏電阻﹑L1﹑R2組成電源初級濾波電路﹐能將輸入瞬間高壓濾除﹐C2﹑R2組成降壓電路﹐C3﹑C4﹑L2﹑及壓敏電阻組成整流后的濾波電路。此電路采用雙重濾波電路﹐能有效地保護(hù)LED不被瞬間高壓擊穿損壞。

 

圖四 是一個最簡單的電容降壓應(yīng)用電路﹐電路中利用兩只反并聯(lián)的LED對降壓后的交流電壓進(jìn)行整流﹐可以廣泛應(yīng)用于夜光燈﹑按鈕指示燈﹐要求不高的位置指示燈等場合。