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为照明系统中高亮度led提供高效电流驱动
2024-05-30 13:13    1492    中华厨具网

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6.5v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。亮度控制可以通过模拟(线性调节)或低频占空比(pwm)方式实现。

高亮度led发展背景

近几年,高亮度led(hbled)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:

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。

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。

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:

其中:vrff= 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,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。

采用100hz pwm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。

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。

*通过控制输入,利用低频pwm信号调节亮度。

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