0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看威廉希尔官方网站 视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

为高亮度LED提供高效电流驱动

星星科技指导员 来源:ADI 作者:ADI 2023-02-09 15:43 次阅读

本文讨论的简单电路能够调节高亮度LED的驱动电流,该电路采用非定制、高度集成的降压型开关调节器(MAX5035),能够准确地控制流过LED的电流。MAX5035 DC/DC转换器在7.5V至76V宽输入电压范围内保持125kHz固定工作频率,是汽车应用的理想之选。亮度控制可以通过interwetten与威廉的赔率体系 (线性调节)或低频占空比(PWM调节)方式实现。

高亮度LED发展背景

近几年,高亮度LED (HB LED)在各种照明系统中作为光源日益受到青睐,这是由于高亮度LED具有高度的可靠性,使用寿命可以达到几十甚至几万小时,比传统的白炽灯或卤素灯的使用寿命高出几个数量级。基于这一优势,高亮度LED在汽车照明、公共标示与信号标志以及建筑照明中得到普遍应用。

高亮度LED是经过特殊处理的PN结半导体器件,正向偏置时可发出白光、红光、绿光或蓝光(也可能产生其它颜色光)。作为PN结它们表现出类似于传统二极管的V-I特性,但具有较高的结压降。在正向电压达到VF (从红光LED的2.5V到蓝光LED的4.5V),流过LED的电流很小;一旦正向电压达到VF,电流将迅速上升(与传统二极管相同)。因此,必须采用限流措施限制电流的上升,以防LED损坏。目前有三种基本的限流方式,表1对这三种方式进行了对比:

表1. 限流方式比较

限流方式 优点 缺点 功耗¹
电阻 价格低;
只需一个器件(虽然较大);
不能准确地控制电流;
电流某种程度上跟随电源电压变化;
电阻上的功耗较大,必须据此确定电阻尺寸;
2.8W
有源线性控制 线性控制环路准确地控制LED电流;
控制调光电流;
可实现幅值和低频PWM调节;
能够实现LED特性的自动温度补偿;
比简单的电阻限流成本高;
电源的功耗与电阻限流方案相同;
可能需要散热器;
2.8W
开关调节控制 控制环路可准确调节LED电流;
可实现幅值和低频PWM 调节;
能够实现LED特性的自动温度补偿;
宽输入电压范围;
基本上不需散热器,可节省成本,降低装配复杂性;
对于高输入电压和大工作电流,其它驱动方案会导致非常高的损耗,此模式则能保持高效工作。
与电阻和线性控制方式相比,电路成本较高;
需考虑EMI,须谨慎设计电路;
有源电路可能需要更多空间。但其他限流方式需要更大的散热器和物理空间。
<0.8W

假设一个白色LED:VF= 4V、ILED= 350mA、VIN= 12V

高亮度LED开关电源

图1是基于固定频率、高集成度PWM开关转换器MAX5035的高亮度LED电源原理图,输出电流可达1A。另一类似器件MAX5033的输出电流可以达到500mA。这款基于电感的buck调节器能够准确控制流过LED (或几个串联LED,总电压为12V)的电流。MAX5035的开关频率为125kHz,输入电压范围高达76V (需使用更高额定电压的输入电容和二极管)。此电路可以在较宽的输入电压范围内控制并保持恒定的LED电流。表2总结了该电路的设计规格。

pYYBAGPkpD-AQbdnAAAndMwWCUI792.gif

图1. 通过调节控制电压(0V至3.9V),MAX5035 LED电流驱动器能够在LED_A和LED_K端产生近似350mA至0mA的输出电流。

表2. 图1电路的基本参数

参数
最小输入电压(V) 7.5 (大多数单LED)
最大输入电压(V) 30 (受D1和C8、C9限制)
最大输出电流(mA) 350 (VCONTROL= 0V)
最大输出电压(V) 12 (由MAX5035内部限制,输出电流350mA)
控制电压范围(VCONTROL) (V) 0 (满电流)至3.9 (全部调暗)

利用图1电路在控制端作用一个电压调节LED电流(图2)。图3给出了这一控制架构的效率。

poYBAGPkpD-AIqhGAAA49iIc8BQ435.gif

图2. 图1电路中LED电流随控制电压的变化关系曲线,电流测量值通过连接在LED_A端和LED_K端的电流表得到。

pYYBAGPkpECAZiboAAAlojJCC-Q959.gif

图3. 图1电路在驱动一只、两只或三只绿色350mA串联LED时,调节器效率与LED电流的关系曲线。

控制电压与三个并联检流电阻的电压共同作用到IC的反馈(FB)引脚。IC的内部控制环路使FB引脚的电压保持在大约1.22V,因此,由于控制电压与电流检测电压都必须保持在1.22V (由电阻R1和R5设置),更高的控制电压将产生更小的电流。

以下等式除了适用于本例外,还可用来设计其它的输出电流和控制电压:

poYBAGPkpECAe5zuAAAI-6kdijk449.gif

其中:VREF = 1.22V、RSENSE是R2、R3与R4的并联电阻值(= 5Ω)。

在许多情况下,利用低频(50Hz至200Hz) PWM方式调节LED电流非常方便,通过控制脉冲宽度调节亮度(图4)。虽然LED在每个脉冲期间保持相同亮度,肉眼能够察觉到短暂的亮度变化,但是,这种调节方法的优点在于光谱保持不变,采用幅度调节时光谱会随着流过LED电流的变化而改变。

pYYBAGPkpECAU90rAAA_BLVNF3Q247.gif

图4. 图1电路低频PWM亮度调节的控制和LED电流波形。Ch1:VCONTROL,Ch3:ILED。负载为三个串联绿色LED,总电压近似为9.5V。替换小的输出电容,可以减小关断时的振荡幅度。

采用100Hz、0V至约3.9V的方波控制波形时,LED电流的脉冲如图4所示。一般来说,低频PWM调光电路的效率比线性LED调光电路(图2)更高。

poYBAGPkpEGAEfSSAABAzNx0PMc457.gif

图5. 图1所示电路的PCB布局图

结论

图1所示IC (MAX5035、MAX5033)为恒流驱动高亮度LED提供了一种高性价比方案,该方案具有以下优势:

高开关频率(125kHz)允许选择小电抗器件(L1和C2)。

能够在宽输入电压范围内实现高转换效率。

输出电压可达12V,能够驱动三个串联的高亮度绿色LED。

无需机械散热器。

电压范围可扩展至76V,适用于驱动汽车高亮度LED。

可用于24V信号标志灯和建筑照明。

通过变化电流检测电阻R2、R3与R4值,输出电流可达到1A。

内置开关功率MOSFET,简化设计。

可通过控制输入引脚,利用模拟电压幅度(线性调光)调节LED的亮度。

通过控制输入,利用低频PWM信号调节亮度。

审核编辑:郭婷

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电源
    +关注

    关注

    184

    文章

    17705

    浏览量

    249976
  • led
    led
    +关注

    关注

    242

    文章

    23256

    浏览量

    660602
  • 转换器
    +关注

    关注

    27

    文章

    8696

    浏览量

    147095
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    高亮度大功率LED驱动设计集

    本文介绍了高亮度大功率LED驱动设计多种方法。LED的数量取决于对亮度的要求与LED
    发表于 12-31 11:57 3487次阅读
    <b class='flag-5'>高亮度</b>大功率<b class='flag-5'>LED</b><b class='flag-5'>驱动</b>设计集

    Maxim全新2款LED驱动汽车照明提供高亮度LED驱动方案

    Maxim宣布推出MAX25610A和MAX25610B LED驱动器,高性能汽车照明设计厂商提供更简单、更高效
    的头像 发表于 07-19 16:57 6692次阅读

    怎么驱动高亮度LED

    近年来,高亮度发光二极管(HB-LED)市场快速发展,LED效能(efficacy,单位流明/瓦或lm/W)增加了一倍以上,使用更加适用于众多新应用,如我们在手持电筒、建筑照明及街道
    发表于 09-30 07:56

    高亮度LED驱动一般用什么驱动LED亮度调节怎么做?

    随着高亮LED效率的不断提高,即流明/瓦特比的增加,越来越多的照明应用开始选择高亮度LED,例如汽车的外灯;日间行车灯,近光灯、远光灯等。电路设计中
    发表于 04-06 06:32

    高亮度LED提供高效电流驱动

    本文讨论的简单电路能够调节高亮度LED驱动电流,该电路采用非定制、高度集成的降压型开关调节器(MAX5035),能够准确地控制流过LED
    发表于 04-27 10:45 211次下载

    高亮度LED的结构特点和应用

    高亮度LED的结构特点和应用  虽然 LED电流器件--高亮度 LED 也不例
    发表于 10-25 12:33 825次阅读

    高亮度LED提供高效电流驱动

    摘要:本文讨论的简单电路能够调节高亮度LED驱动电流,该电路采用非定制、高度集成的降压型开关调节器(MAX5035),能够准确地控制流过LED
    发表于 04-27 08:58 689次阅读
    <b class='flag-5'>为</b><b class='flag-5'>高亮度</b><b class='flag-5'>LED</b><b class='flag-5'>提供</b><b class='flag-5'>高效</b><b class='flag-5'>电流</b><b class='flag-5'>驱动</b>

    高亮度LED恒流驱动电路设计

    高亮度LED恒流驱动电路设计 摘要:本文讨论的简单电路能够调节高亮度LED驱动
    发表于 04-27 09:58 3214次阅读
    <b class='flag-5'>高亮度</b><b class='flag-5'>LED</b>恒流<b class='flag-5'>驱动</b>电路设计

    驱动用于照明的高亮度LED

    驱动用于照明的高亮度LED  引言    照明领域中鲜有如最近出现的高亮度LED这样的威廉希尔官方网站 ,拥有能够改变整
    发表于 01-07 10:55 1168次阅读
    <b class='flag-5'>驱动</b>用于照明的<b class='flag-5'>高亮度</b><b class='flag-5'>LED</b>

    基于GEC8310的高亮度LED电路

    该电路通过对于DC-DC 输出进行整流和缓冲单个LED 提供持续的驱动电流,从而保证最大的LED
    发表于 04-13 09:24 2208次阅读
    基于GEC8310的<b class='flag-5'>高亮度</b><b class='flag-5'>LED</b>电路

    高亮度LED提供高效电流驱动设计

    发表于 05-14 17:10 9次下载

    高亮度LED提供高效电流驱动

    发表于 09-25 17:41 74次下载

    高亮度LED驱动动态及电路集锦

    高亮度LED驱动动态及电路集锦高亮度LED驱动动态及电路集锦
    发表于 02-25 15:57 10次下载

    高亮度LED提供高效电流驱动,LED DRIVER

    高亮度LED提供高效电流驱动,
    的头像 发表于 09-20 19:50 1893次阅读

    采用TPS63000的高效电池供电型高亮度LED驱动

    电子发烧友网站提供《采用TPS63000的高效电池供电型高亮度LED驱动器.pdf》资料免费下载
    发表于 09-04 10:05 5次下载
    采用TPS63000的<b class='flag-5'>高效</b>电池供电型<b class='flag-5'>高亮度</b><b class='flag-5'>LED</b><b class='flag-5'>驱动</b>器