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        大功率LED恒流驅動電路的設計分析與實例

        作者: 時間:2011-12-08 來源:網絡 收藏

        礦燈也是燈的主要應用領域之一,它屬于特種照明行業,需要專業的認證標準,中國對在礦燈領域的應用一直都很重視。目前,行業存在對特種行業的需求認識不足的問題,中常采用一些不切實際的、新奇的方案。例如,將LED燈和電池一起嵌入頭盔,卻沒有考慮到礦燈特殊使用環境的各種需求,這可能是造成LED在礦燈市場的應用一直沒有打開局面的重要原因。

        對于礦燈LED應用,美國國家半導體提供了豐富的DC/DC穩壓器產品,包括LM3485、LM3478和LM5010。已經用戶采用一顆1W的LED燈,周圍再放6顆普通的高亮度LED燈,構成一種具有特殊閃爍功能的礦燈。

        總而言之,LED燈在燈飾和特種照明行業有著廣泛的發展前景,國家半導體為此提供完整的新型LED解決方案

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        圖3:基于LM2734的恒流

        高效的恒流

        恒壓供電的基本(圖1左)采用反饋電阻RFB1和RFB2,當負載電流發生變化時,VFB也隨之變化,DC/DC穩壓器通過感知VFB的變化,使輸出電壓維持在一個固定的電平:

        V0=(VFB*(RFB1+RFB2))/RFB1 (1)

        在圖1右邊電路中,DC/DC穩壓器的FB是高阻輸入端,流經LED的電流IF為:

        IF=VFB/RFB (2)

        為保持IF恒定,DC/DC穩壓器感知VFB,然后調整LED正端電壓,使流經LED的電流保持恒定。這就是利用DC/DC穩壓器FB反饋端實現恒壓到恒流轉換的原理。

        一般來說,DC/DC穩壓器對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穩壓器容許的范圍內。

        以VFB等于1.25V為例,假設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,采樣電阻的設計對提高LED的功效至關重要,它應該選取盡可能小的數值。

        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,1WLED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,流經的電流也盡可能大。國家半導體按照這個原理工作的穩壓器有LM2736和LM2734。

         4.jpg 

        圖4:從采樣電阻直接獲取反饋電壓的設計

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