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大功率照明的LED驅(qū)動(dòng)器選擇
大功率照明的LED驅(qū)動(dòng)器選擇
我一直記得使用LED并用面包板電源或電池驅(qū)動(dòng)它們。對(duì)于以低電壓/電流驅(qū)動(dòng)的小型LED，您可以使用任何電源驅(qū)動(dòng)它們。對(duì)于包括白光LED在內(nèi)的大功率LED，您的照明系統(tǒng)需要進(jìn)行更復(fù)雜的調(diào)節(jié)，以確保在系統(tǒng)中的每個(gè)LED上均能穩(wěn)定地注入電流和電壓。
雖然您可以通過幾個(gè)組件的反饋來手動(dòng)構(gòu)建穩(wěn)壓器，但使用LED驅(qū)動(dòng)器來控制系統(tǒng)要容易得多。這些組件專門設(shè)計(jì)用于為LED提供高效率的DC電源。這里是一些為您的下一個(gè)高功率照明系統(tǒng)選擇LED驅(qū)動(dòng)器的技巧，以及一些在市場(chǎng)上可以找到的示例組件。
為什么要使用LED驅(qū)動(dòng)器？
將LED驅(qū)動(dòng)器視為集成電源穩(wěn)壓器，專門設(shè)計(jì)用于以可調(diào)的電流（電壓）提供恒定電壓（電流）。對(duì)于大功率照明系統(tǒng)，您可以集成LED驅(qū)動(dòng)器來控制LED功率輸出，這是您的調(diào)節(jié)策略的一部分。上游調(diào)節(jié)器級(jí)將高輸入電壓（通常為交流市電或高直流電壓）轉(zhuǎn)換為較低的直流電平。
通過調(diào)整LED驅(qū)動(dòng)器的輸出功率，可以調(diào)整LED的亮度。高功率LED驅(qū)動(dòng)器通常可作為具有裸露焊盤的表面安裝組件使用，以將熱量散發(fā)到您的基板中。對(duì)于調(diào)光控制，一些LED驅(qū)動(dòng)器可通過I / O端口在內(nèi)部進(jìn)行編程，而另一些LED驅(qū)動(dòng)器在MOSFET驅(qū)動(dòng)器上使用PWM調(diào)光來控制功率輸出（類似于開關(guān)穩(wěn)壓器）。
PWM調(diào)光
調(diào)整一串LED亮度的一種流行方法是使用PWM信號(hào)。下圖顯示了如何使用MCU進(jìn)行PWM調(diào)光。在此示例中，輸出MOSFET上的50 kOhm電阻創(chuàng)建了一個(gè)反饋環(huán)路，為下游LED提供高電壓/電流輸出。請(qǐng)注意，在這種安排中，盡管串行實(shí)現(xiàn)很常見，但我們正在并行研究白色LED。使用MCU可使用戶通過調(diào)節(jié)PWM占空比來控制功率輸出。這可以基于傳感器讀數(shù)（例如，溫度傳感器）或使用來自用戶的某些輸入來完成。
在此示例中，LED驅(qū)動(dòng)器的作用類似于并聯(lián)電流調(diào)節(jié)器，而PWM信號(hào)和MOSFET在開關(guān)頻率下的正向電壓附近驅(qū)動(dòng)LED的開和關(guān)。然后，平均功率與PWM信號(hào)的占空比成線性比例關(guān)系。您還可以在每條腳上添加一個(gè)高功率限流電阻（某些LED模塊將包括此電阻），以防止在切換期間過驅(qū)動(dòng)。
上面的示例非常有用，因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員可以將多個(gè)電源設(shè)置編程到MCU中。您也不需要為此應(yīng)用昂貴的MCU。我最近使用了一個(gè)簡單的8位ATTiny MCU，并將多個(gè)PWM設(shè)置存儲(chǔ)到EEPROM中，用戶可以通過按鈕進(jìn)行切換。
一旦確定了如何最好地調(diào)節(jié)輸出功率并提供調(diào)光（如果需要），就該選擇一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，該驅(qū)動(dòng)器將為照明系統(tǒng)提供所需的電源。
選擇LED驅(qū)動(dòng)器的技巧
LED驅(qū)動(dòng)器具有模仿標(biāo)準(zhǔn)功率調(diào)節(jié)器的多種拓?fù)洌鼈兛赡馨ㄆ渌δ埽缈删幊绦裕糜谡{(diào)節(jié)的電流檢測(cè)反饋和溫度感應(yīng)。對(duì)于大功率LED驅(qū)動(dòng)器，以下是要考慮的重要規(guī)格。
輸出電壓和電流。為了使LED點(diǎn)亮，輸出功率必須等于或高于二極管的正向電壓和正向電流。某些LED驅(qū)動(dòng)器的作用類似于降壓或升壓轉(zhuǎn)換器，它們以特定電流以等于或高于正向DC電壓輸出，從而提供所需的功率輸出。
串聯(lián)與并聯(lián)輸出。較小的LED驅(qū)動(dòng)器在高電壓和固定電流下可能只有一個(gè)輸出，這允許串聯(lián)驅(qū)動(dòng)一串LED。具有多個(gè)輸出的LED驅(qū)動(dòng)器（參見上文）通常用于并行使用。
集成與外部PWM。一些LED驅(qū)動(dòng)器將包括PWM發(fā)生器，并將信號(hào)直接提供給MOSFET。
電源效率。對(duì)于高功率系統(tǒng)，這是很重要的一點(diǎn)，因?yàn)樗鼪Q定了作為熱量損失的功率。
關(guān)于上面的第二點(diǎn)，您始終可以并行輸出到多條LED線，其中每條線包含串聯(lián)的多條LED線。注意輸出的總正向電壓和電流，因?yàn)檫@將確定您可以在照明系統(tǒng)中使用多少個(gè)串聯(lián)/并聯(lián)絞線。
以下是一些可以在大功率照明系統(tǒng)中使用的LED驅(qū)動(dòng)器示例。
恩智浦半導(dǎo)體，SSL5015TE
恩智浦半導(dǎo)體的SSL5015TE LED驅(qū)動(dòng)器是市場(chǎng)上最新的高壓/低電流LED驅(qū)動(dòng)器之一，用于需要連接到整流AC電源的照明系統(tǒng)。該組件包括一個(gè)內(nèi)部穩(wěn)壓器和一個(gè)JFET，用于高達(dá)300 V和2 A的高壓輸出。它還包括一個(gè)用于NTC熱敏電阻的引腳，用于熱保護(hù)，或者該引腳可以與外部PWM信號(hào)一起使用，以切換輸出電流和提供調(diào)光。由于輸出電壓是如此之高，因此最好將此驅(qū)動(dòng)器用于串聯(lián)需要低正向電流的一串LED。下面的應(yīng)用圖顯示了涉及該組件的典型LED驅(qū)動(dòng)器電路。
Diodes Inc.，AL8843QSP
Diodes Inc.的AL8843QSP LED驅(qū)動(dòng)器是額定用于汽車照明的DC-DC降壓模式LED驅(qū)動(dòng)器。該組件可通過集成MOSFET接受4.5至40 V的輸入范圍，并以高達(dá)3 A（97％的效率）輸出。可以通過CTRL引腳上的外部DC信號(hào)或PWM信號(hào)（最高1 MHz）來控制調(diào)光。該組件還包括用于大功率LED的短路保護(hù)。
來自AL8843QSP數(shù)據(jù)表的串聯(lián)LED的應(yīng)用電路。
ADI公司LT3744
ADI公司（線性技術(shù)）的LT3744 LED驅(qū)動(dòng)器提供中等電壓（36 V）和高電流輸出（20 A DC，40 A脈沖）。這些輸出電平使該組件成為高功率LED的混合串聯(lián)/并聯(lián)絞合的一種選擇。通過3個(gè)外部PWM信號(hào)的組合來控制調(diào)光，然后將其饋送到外部大功率MOSFET。它還可以接受較寬的輸入電壓范圍（3.3 V至36 V），從而使其靈活適用于小型和大型照明系統(tǒng)。
LT3744數(shù)據(jù)表中用于投影儀的LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用電路，其圖形顯示了PWM調(diào)光控制。
無論您是設(shè)計(jì)大功率照明系統(tǒng)，都需要選擇LED驅(qū)動(dòng)器，FET和無源器件，以確保穩(wěn)定的功率輸出和安全性。