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  • LED恒流电源

    2019-03-20 21:09:35
    基于正弦驱动的LED恒流驱动控制系统设计 摘 要 恒流源在日常生活中扮演着重要的角色,很多电子设备需要工作时候的电流处于稳定状态。我们把可以保证给工作中负载供给恒定电流的电源叫做恒流源。恒流源的用途很丰富,...
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  • 本文给大家分享了一个S8050低成本高性能LED恒流电源电路图。
  • 本文主要为TL431恒流方式电路图,下面一起来学习一下
  • 6大提示教你搞定LED恒流电源电路设计! 2016-07-01 EDN China LED电源的工程师经常提及“恒流”驱动,其实,在很多电子设备中,有许多用电设备要求供给的电流(而不是电压)保持恒定。一般把这种能够向负载...

    6大提示教你搞定LED恒流电源电路设计!

    2016-07-01 EDN China

    LED电源的工程师经常提及“恒流”驱动,其实,在很多电子设备中,有许多用电设备要求供给的电流(而不是电压)保持恒定。一般把这种能够向负载提供恒定 电流的电源称为恒流源。所谓恒流,是一种习惯说法,并不是电流值绝对不变,只是这种变化相对的小而已,在一个规定的工作范围内保持足够的稳定性。


    经常有人问起,看到LED驱动电源,不知道是恒压源还是恒流源类型的。讲正题之前,先 在这里给大家讲一个很实用的区分小技巧:看到一个LED驱动电源,先看电源的名牌参数。看输出电压这个关键参数:若它的电压标称是一个恒定值,则是恒压 源。如果是一个范围值,则是恒流源。比如:有一个电源它的输出电压是12V,就确定这个是恒压源,如果它标称的是30~70V呢,那就一个恒流源。

      恒流源是LED电路中经常使用的,今天把比较常见的恒流源的基本结构和特点整理一下,奉献给eepw论坛的网友们分享。当然,真正的恒流源电源都用的是这些结构的拓展和变换类型,或者集成IC的形式。

      基本的恒流源电路,这里依据主要组成器件的不同,可分为三类:晶体管恒流源、场效应管恒流源、集成运放恒流源等。

    一, 晶体管恒流源


      这类恒流源以晶体三极管为主要组成器件,利用晶体三极管集电极电压变化对电流影响小,并在电路中采用电流负反馈来提高输出电流之恒定性,通常,还采用一定的温度补偿和稳压措施。其基本型电路如图1的A,B两种类型。


    图1晶体管恒流源的两种基本类型

      如图1中的A图, R1、R2分压稳定b点电位为Vb,Re形成电流负反馈 ,输出电流IO=(Vb-Vbe)/Re≈Vb / Re (Vb >>Vbe)。B图的计算参考A图。

      

    1提示1


    图1中的电路的不足就是晶体管的集射极间电阻一般为几十千欧以上,当只需几伏的工作电压,采用这种恒流源电路 ,其等效内阻是非常大,功耗大,且精度不高。

      实际电路中,最常用的简易恒流源如图2所示,用两只同型三极管,利用三极管相对稳定的be电压作为基准,电流数值为:I=Vbe/R1。


    图2,晶体管恒流源的改进型

      

    2提示2


    图2的这种恒流源优点是简单易行,而且电流的数值可以自由控制,也没有使用特殊的元件,有利于降低产品的成本。缺点是不同型号的管子,其be 电压不是一个固定值,即使是相同型号,也有一定的个体差异。同时不同的工作电流下,这个电压也会有一定的波动。因此不适合精密的恒流需求。

     

    二,场效应管恒流源



      由场效应晶体管作为主要组成器件的恒流电路如图3所示 .

    图3场效应管恒流源


      图3A ,R1,R2分压稳定b点电位 , Vb =R2*VCC\(R1+R2),而 Vgs=Vb-Id*RS

      Id=Idss( 1- Vgs*Vp)*2

      式中Vp表示为夹断电压 ,Idss为饱和漏极电流。也可以去掉电源辅助回路 ,变成一纯两端网络 ,电路如图3 B所示 ,由图可得Vgs =- Id*RS

      

    3提示3


    这种恒流源电路的场效应管为JEFT,超低噪声,输出电流有JEFT决定,检测电压与JEFT有关。

      

    三,集成运放恒流源


      为了能够精确输出电流,通常使用一个运放作为反馈,同时使用场效应管避免三极管的be电流导致的误差。典型的运放恒流源如图4所示,如果电流不需要特别精确,其中的场效应管也可以用三极管代替如图4B。

      如图4B中,工作时,输入电压Vref与输出电流成比例的检测电压,Vs(Vs=Rs*Iout)相等,

      Is=Ib+Iout=Iout(1+1/Hfe)其中1/Hfe为误差。

    图4集成运放恒流源

      

    4提示4


    这个电路可以认为是恒流源的标准电路,除了足够的精度和可调性之外,使用的元件也都是很普遍的,易于搭建和调试。只不过其中的Vin还需要用户额外提供。

      从以上两个电路可以看出,恒流源有个定式,就是利用一个电压基准,在电阻上形成固定电流。有了这个定式,恒流源的搭建就可以扩展到所有可以提供这个"电压基准"的器件上,最典型的就是利用TL431组成的恒流源电路。

      TL431是另外一个常用的电压基准,利用TL431搭建的恒流源如图5所示,其中的三极管替换为场效应管可以得到更好的精度。

    图4利用TL431搭建的恒流源


      电流计算公式为:Iout=Vref/Rs,检测电压根据Vref不同,即1.25V或者是2.5V不同而已。

      

    5提示5

    这种恒流源电路,使用并联稳压器TL431,简单实用且精度高。

      有经验的模拟电路工程师经常会用三端稳压IC做恒流源,使用这些三端稳压电源IC,本身精度已经很高,需要的维持电流也很小。利用三端稳压构成恒流源,也有非常好的性价比,如图5所示的LM317的两种类型。



    图5LM317组成的恒流源电路

      电流计算公式为:I=V/R1,其中V是三端稳压的稳压数值。

      

    6提示6

    这种结构的恒流源,不适合太小的电流,因为这个时候,三端稳压自身的维持电流会导致较大的误差。

      总结:恒流源的实质是利用器件对电流进行反馈,动态调节设备的供电状态,从而使得电流趋于恒定。只要能够得到电流,就可以有效形成反馈,从而建立恒流源。

      能够进行电流反馈的器件,还有电流互感器,或者利用霍尔元件对电流回路上某些器件的磁场进行反馈,也可以利用回路上的发光器件(例如光电耦合器,发光 管等)进行反馈。这些方式都能够构成有效的恒流源,而且更适合大电流等特殊场合,不过因为这些实现形式的电路都比较复杂,这里就不一一介绍了。

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  • 文/ 大圣爱妖精(连长)本文选自电源网论坛— 拆解明纬LLC拓扑,输出可调36V5.2A的LED恒流电源前段时间老板带回几个故障路灯,让我协助维修并分析问题。把路灯拆了,电源卸下来,发现打的是明纬的LOGO,于是,冲着对...
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     / 大圣爱妖精(连长)

    本文选自电源网论坛— 拆解明纬LLC拓扑,输出可调36V5.2A的LED恒流电源

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    前段时间老板带回几个故障路灯,让我协助维修并分析问题。把路灯拆了,电源卸下来,发现打的是明纬的LOGO,于是,冲着对明纬的名头,打算拆解两台分析一下。一边分析问题,一边学习,走过路过的大神请相互指教!谢谢大家!(特别声明:仅做学习,不具商业目的!致敬明纬!)

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    铝壳外壳,输入和输出在左右两头,分别有一个铝板,每头各有4个螺丝锁紧,果断用十字螺丝刀拧下,继续拆解。

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    螺丝卸掉以后,拿个一字螺丝刀把前后铝挡板撬开,上盖很轻松就滑开了,一看!灌的黑硅胶,怪不得标着IP65的防护等级,用在室外的路灯上,也就理所当然了。喝口水,继续拆拆拆。

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    拿个一字螺丝刀,慢慢把上面的硅胶撬掉,输入共模电感,X电容,Y电容,PFC电感,滤波大电容,LLC变压器,输出滤波电容等等都可以看到了,继续干。

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    PCB跟底盖有3颗螺丝固定,卸掉螺丝,用一字螺丝刀从底部撬,轻轻松松就把板子撬下来了!底部放有一张青壳纸,进行绝缘的,包得不错。

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    把青壳纸弄掉,露出了PCB的底层贴片,可以看到,PFC控制芯片用的NCP1608/SOP-8,LLC主控芯片被一个小板子挡住了,稍后拆开看看;输出部分使用同步整流,用两颗TEA1791/SOP-8,恒流控制部分用的LM224/SOP-14。

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    把挡住LLC主控芯片的那个小板拆掉,看到LLC主控芯片是经典的L6599A/SOP-16。

    1.前级AC输入端EMI电路,整流滤波,防雷电路

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    2.基于NCP1608的APFC电路部分,实测输入230VAC、满载工作的时候,PF值为0.976

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    3.基于L6599A的LLC主电路,在输入230VAC、满载工作时,测得效率为94.1%

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    4.用两片TEA1791搭同步整流

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    尚未完成的PCB

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    上两张打样回来的PCB图

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    PCB是单面板,打样用的FR4材质,焊盘做了喷锡处理,PCB供应商做的工艺还可以

    一张焊接好贴片的图片

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    ……

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    我们日常中的每个可以显示的电器里面都包含大量的开关电源,其中LCD背光源、LED显示屏内部包含大功率白光LED灯串和恒流LED驱动电源。

    我们今天就来用一个简单的例子来讲述LED驱动电源的运作原理,下图为输出14W的精密恒流式LED驱动电源线路:

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    主要特点如下:

    输入电压:195--265V

    输出电压:20V/0.7A

    电源效率:n=86%

    空载功耗:Po<250mW

    电源经过Fu(3.15A)的保险管和整流桥(MB6S)后,将直流电压输出给后端的整流滤波电路(L、C1、C2、R1泄放电阻) ,再输送给变压器的一次侧绕组,其中瞬态电压抑制器VDz、阻塞二极管VD1、吸收回路C3和R2共同组成钳位保护线路,VD2、VD3、C6、C8作为输出端的整流滤波器,VDz2(Uz=20V)作为稳压器。

    本电路中最主要的就是恒流调节电路:由电流检测电阻R7、可调式精密并联稳压器LM431、精密运算放大器LM321、开关管VT、电流反馈环路补偿元件R4和C7构成。

    工作原理:通过检测R7上的电流形成的压降来实现恒流特征。将LM431的基准R与阴极K互相短接,从阴极可输出固定的2.5V基准电压,再经过R5、R6和R8的分压后,获得一个约为0.07V的参考电压,加至运算放大器的反向输入端。当R7电流Io达到设定的0.7A时,R7上的压降Ur7=0.07V。当Io>0.7A时进入恒流区。此时Ur7超过0.07V,精密运算器431的输出电压升高,VD4正向偏置导通,通过VD4驱动VT的基极,再通过集电极将电流从芯片的EN/UV脚拉出来。只要这个脚电流超过115uA,就会让芯片禁止工作。电流反馈环路通过调节使能周期的比例关系,就可以实现恒流控制。

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    参考链接

    LED高效恒流驱动电源的设计指导书
    LED灯驱动电源设计
    LED恒流驱动电路(精)
    LED恒流驱动电路
    led灯驱动电源电路图 led灯的驱动原理电路图方案详解 KIA MOS管

    一、LED驱动电源原理

    1、 由于LED的光特性通常都表述为电流的函数,而不是电压的函数,(图2)是光通量(φV)与IF的关系曲线,因此,采用恒流源驱动可以更好地控制亮度。此外,LED的正向压降变化范围比较大(最大可达1V以上),而由(图1)中的VF-IF曲线可知,VF的微小变化会引起较大的,IF变化,从而引起亮度的较大变化。所以,采用恒压源驱动不能保证LED亮度的一致性,并且影响LED的可靠性、寿命和光衰。因此,超高亮LED通常采用恒流源驱动。


    在这里插入图片描述

    2、(图3)是LED的温度与光通量(φV)关系曲线,由(图3)可知光通量与温度成反比,85℃时的光通量是25℃时的一半,而-40℃时光输出是25℃时的1.8倍。温度的变化对LFD的波长也有一些影响,因此,良好的散热是LED保持恒定亮度的前提。(图3)是LED的温度与光通量(φV)关系曲线。

    在这里插入图片描述

    3、由于受到LED功率水平的限制,通常需同时驱动多个LED以满足亮度需求,因此,需要专门的驱动电路来点亮LED。下面简要介绍LED概念型驱动电路。

    一般LED驱动电路介绍:

    1、阻限流电路

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    由上式可知电阻限流电路简单,但是,在输入电压波动时,通过LED的电流也会跟随变化,因此调节性能差。另外,由于电阻R的接人损失的功率为xRIF^2,因此效率低。

    2、线性调节器介绍

    线性调节器的核心是利用工作于线性区的功率三极管或MOSFFET作为一动态可调电阻来控制负载。线性调节器有并联型和串联型两种。

    3、开关调节器介绍

    上述两种驱动技术不但受输入电压范围的限制,而且效率低。在用于低功率的普通LED驱动时,由于电流只有几个mA,因此损耗不明显,当用作电流有几百mA甚至更高的高亮LED的驱动时,功率电路的损耗就成了比较严重的问题。开关电源是目前能量变换中效率最高的,可以达到90%以上。Buek、Boost和 Buck-Boost等功率变换器都可以用于LED的驱动,只是为了满足LED的恒流驱动,采用检测输出电流而不是检测输出电压进行反馈控制。
    在这里插入图片描述
    (a)为采用Buck变换器的LED驱动电路,与传统的Buek变换器不同,开关管S移到电感L的后面,使得S源极接地,从而方便了G的驱动,LED 与L串联,而续流二极管D与该串联电路反并联,该驱动电路不但简单而且不需要输出滤波电容,降低了成本。但是,Buck变换器是降压变换器,不适用于输入电压低或者多个LED串联的场合。
    (b)为采用Boost变换器的LED驱动电路,通过电感储能将输出电压泵至比输入电压更高的期望值,实现在低输入电压下对LED的驱动。优点是这样的驱动IC输出可以并联使用,有效的提高单颗LED功率。
    (c)为采用Buck—Boost变换器的LED驱动电路。与Buek电路类似,该电路S的源极可以直接接地,这样方便了G的驱动。Boost和Buck-Boosl变换器虽然比Buck变换器多一个电容,但是,它们都可以提升输出电压的绝对值。因此,在输入电压低,并且需要驱动多个LED时应用较多。






    二、方案一

    LED恒流驱动电路

    在这里插入图片描述

    三、他人总结

    恒流源电路设计

    展开全文
  • 摘要:文章详细介绍了基于TRUEC2技术非隔离BUCK拓扑、源极驱动MOSFET,来实现极高精度LED恒流控制。试验证明,全闭环TRUEC2技术实时检测真实输出电流,免受输入电压、外部电感影响,突破性地提高了LED输出电流的精度...

空空如也

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