驅動LED中恒流二極管的研究（二）

這個電源的基本指標如下：

圖13. NCP1014LEDGT外形圖

其實這個電源的核心就是一個恒流二極管NSI45025，以確保LED恒流在25mA。所以它只能用于小功率貼片式的LED。其中外加的集成電路NCP1014實際上是一個有源式的功率因數校正(PFC)，可以把它的功率因數提高到>0.9以滿足美國能源之星的要求。輸入端的L1,C1,C2是一個防電磁干擾EMI的濾波器。它的缺點是非隔離，所以220V會直接加到負載LED上。但是歐盟IEC 61347-2-13 (5/2006)標準規定在LED負載端電壓不可超過25VAC或35VDC。所以采用非隔離電源是無法出口歐盟的。

六.使用恒流二極管時的性能擴展

在選用現有的各種型號恒流二極管時經常遇到所需要的電流或電壓不能滿足要求的情況。下面介紹幾種方法解決這些問題。

6.1 加大恒流電流

為了加大電流，最簡單的方法就是用幾個恒流二極管并聯(圖12)，

圖12. 多個恒流二極管并聯以增大電流

但是這會增加成本，因為恒流二極管比較貴。另一個簡單的方法，就是用一個晶體三極管來加大電流。圖13表明了采用NPN和PNP三極管進行電流放大的電原理圖。

圖13. 采用NPN和PNP三極管加大恒流電流

它們實際上都是利用小電流恒流二極管提供三極管的基極電流，經過三極管放大β倍以后再供給負載。圖14表明其輸出電流和R1的關系。

圖14. 放大以后的恒流特性

其實這種方法在批量生產中是行不通的，因為各個晶體三極管的β有所不同，輸出的恒流值也不同。除非對三極管的β值進行挑選分檔，那也會增加成本。但可以用于對恒流值的精確度要求不高的場合。

6.2 增高耐壓

有不少現成的恒流二極管的耐壓往往不夠高，當然最簡單的方法就是用兩個或幾個恒流二極管串聯。同樣這樣成本就會增高。也可以用增加一些其它器件來提高。

1.串聯齊納管

最簡單的方法就是和恒流二極管串聯一個齊納二極管來提高耐壓(圖15)。

圖15 采用齊納二極管來增高耐壓

這種方法可將起始電壓提高到齊納二極管的電壓V2，但是在低于這個電壓時，也就無法恒流。

2.串聯一個MOS管來增加耐壓(圖16)

圖16. 串聯一個MOS管來增加恒流二極管的耐壓

但是這時由于MOS管承擔了大部分耐壓，因而其功耗很大，效率降低。有一個實例采用了75個小功率LED串聯后，再兩串并聯。恒流于34mA。在最高輸入電壓時，MOS管上壓降達70V，功耗2.38W，還需要很好的散熱器散熱。

下面是實測的結果。

在最高輸入電壓時的總效率只有67%，所以還是應當采用足夠耐壓的恒流二極管。

6.3 采用恒流二極管時的PWM調光(圖17)

圖17. 用PWM信號來對恒流二極管供電的LED調光

采用PWM信號調光以后可以避免由于改變電流而引起的光譜偏移。但是不能采用只有兩條管腳的恒流二極管，而必須采用帶有控制開斷管腳的至少3條管腳的恒流二極管。

七.結束語

采用恒流二極管作為LED的恒流驅動具有結構簡單，成本低廉的優點。尤其適合于小功率市電LED燈具，如球泡燈和日光燈和吸頂燈。但是由于受到功耗的限制，它只能用于高壓小電流的情況。負載只能是多個小功率LED的串聯或是采用集成的“高壓LED”。而且，如果直接采用交流整流，電容濾波的方案，會有功率因素不高的缺點，而必須采用無源功率因素補償的方案。這些都是在使用時需要考慮的。