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专家教你如何选取LED照明驱动芯片
来源：互联网
作者：秩名日 11:41
[导读] 在LED照明领域，为体现出LED灯节能和长寿命的特点，正确选择LED驱动IC至关重要。没有好的驱动IC的匹配，LED照明的优势无法体现出来。
　　LED照明灯具在近期得到飞跃的发展，LED作为绿色环保的清洁光源得到广泛的认可。LED光源使用寿命长、节能省电、应用简单方便、使用成本低，因而在家庭照明都将得到海量的应用，欧司朗光学半导体公司2008年调查统计，全球每年家庭照明灯座出货量约为500亿个。
　　LED光源的技术日趋成熟，每瓦发光流明迅速增长，促使其逐年递减降价。以1W LED光源为例，2008年春的价格已是2006年春的价格三分之一，2009年春将降至2006年的四分之一。
　　LED绿色灯具的海量市场和持续稳定数年增长需求将是集成电路行业继VCD、DVD、手机、MP3之后的消费电子市场的超级海啸！
　　LED灯具的高节能、长寿命、利环保的优越性能获得普遍的公认。
　　1. LED高节能：直流驱动，超低功耗（单管0.03~1W）电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。
　　2. LED长寿命：LED光源被称为长寿灯。固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰快等缺点，使用寿命可达5万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。
　　3. LED利环保：LED是一种绿色光源，环保效益更佳。光谱中没有紫外线和红外线，热量低和无频闪，无辐射，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。
　　LED光源工作特点
　　照明用LED光源的VF电压都很低，一般情况下为2.75~3.8V，IF一般为15~1，400mA。因此，LED驱动IC的输出电压是VFxN或 VFx1， IF保持恒流在15~1，400mA。LED灯具使用的LED光源有小功率（IF为15~20mA）和大功率（IF大于200mA）二种。小功率LED多用做制作LED日光灯、装饰灯、格栅灯。大功率LED被用来做家庭照明灯、射灯、水底灯、洗墙灯、路灯、隧道灯、汽车工作灯等。功率LED光源是低电压、大电流驱动的器件，其发光强度由流过LED的电流大小决定。电流过大会引起LED光衰减，电流过小会影响LED的发光强度。因此，LED的驱动需要提供恒流电源，以保证大功率LED使用的安全性，同时达到理想的发光强度。在LED照明领域，为体现出LED灯节能和长寿命的特点，正确选择LED驱动IC至关重要。没有好的驱动IC的匹配，LED照明的优势无法体现出来。
　　LED灯具对低压驱动芯片的要求
　　1. 驱动芯片的标称输入电压范围应当满足直流8~40V，以覆盖较广的应用需要。耐压能力最好大于45V。当输入为交流12V或24 V时，简单的桥式整流器输出电压会随电网电压波动，特别是当电压偏高时，输出直流电压也会偏高。如果驱动IC没有宽的输入电压范围，往往会在电网电压升高时会被击穿，从而烧毁LED光源。
　　2. 驱动芯片的标称输出电流要求大于1.2~1.5A。作为照明用的LED光源，1W功率的LED光源的标称工作电流为350mA，3W功率的LED光源的标称工作电流为700mA。功率大的LED光源的需要更大电流，因此LED照明灯具选用的驱动IC必须有足够的电流输出，设计产品时也必须使驱动IC工作在满负荷输出的70~90%的最佳工作区域。使用满负荷输出电流的驱动IC在灯具狭小空间散热不畅，容易导致灯具发生疲劳和早期失效。
　　3. 驱动芯片的输出电流必须保持恒定，这样LED才能稳定发光，不会闪烁。同一批驱动芯片在同等条件下使用，其输出电流大小要尽可能一致，也就是离散性要小，这样在大批量自动化生产线上生产时才能保证有效和有序性。对于输出电流有一定离散性的驱动芯片，必选在出厂或投入生产线前进行分档挑选，调整PCB板上电流设定电阻的阻值大小，使之生产的LED灯具恒流驱动板对同类LED光源的发光亮度一致，以保持最终产品的一致性。
　　4. 驱动芯片的封装应有利于驱动芯片管芯的快速散热，如将裸片直接绑定在铜板上，并有一个引脚直接延伸到封装外，以便于直接焊接在PCB板的铜箔上迅速导热 （图）。如果在类似4X4mm的芯片上要长时间通过300~1，000mA电流，则必然产生功耗并发热，因此，芯片本身的物理散热结构也非常重要。
　　5. 驱动芯片抗EMI、噪声和耐高压的能力也关系到整个LED灯具产品能否顺利通过CE、UL等认证，因此在设计驱动芯片时就要选用先进的拓朴结构和高压生产工艺。
　　6. 驱动芯片的自身功耗要求小于0.5W，开关工作频率要求大于120Hz，以免发生工频干扰产生可见闪烁。
　　总之，LED绿色照明促使驱动芯片向创新设计发展。LED灯具照明离不开驱动芯片，因此需要多功能LED光源驱动IC。如果LED灯具选用36V以下的交流电源，可以考虑非隔离供电；如果选用220V和100V交流电源，则应考虑隔离供电。直接使用交流100~220V的驱动芯片，因应用对体积的苛求要求，在技术上还有更高的要求、更大的难度，目前各国都在努力开发中。LED灯具的海量需求市场给所有集成电路设计公司再次成功的机会，如果能快速转型，早出产品，则赢的机会多多。
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大功率LED发展非常迅速，已经成为在各种照明场合成为主流照明光源，了解和熟悉LED驱动电源的朋友也越来越多。毫不夸张的说，LED驱动电源将直接决定LED灯的可靠性与寿命，今天给大家简单分析一个LED驱动电路，供大家学习。
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共有 10 条评论
挺好，好多东西不懂
这个比较给了，继续努力
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深刻解析多路LED驱动电源技术关键技术
LED 灯作为一种新型节能和无污染光源，由于其特有的发光照明特性，在现代照明应用中发挥着革命性的作用。作为LED 照明产业链中最为核心的部件之一，LED 驱动电源的驱动控制技术所存在的可靠性低、成本高等典型问题一直制约着LED 照明的发展。对于多路LED 驱动电源技术的开发与可靠性研究是当前业界的一个重要课题。（来源：LED社区）　　1、LED 驱动现状分析　　国内外通用LED 照明的一个显著特点是，光源通常由数量较大的多颗LED 芯片构成，LED自身的特性决定了LED适合恒流驱动，这一点已得到国内外专家学者的共识。LED驱动方式主要是单路恒压输出(光源内置恒流源)、单路恒流输出、单路恒压源配置多路DC/ DC 恒流输出等方案。　　1.1　单输出恒流驱动（来源：LED社区）　　将LED光源作为单组负载由单输出电源进行驱动是最简单的LED驱动控制方式。构成LED 光源的多颗LED 有多种连接方式。下图1所示的是所有的LED负载串联的连接方式，单输出电源为恒流源特性驱动LED 灯。由于光源串联，因此不存在均流问题，但当LED串联数量较大时，光源电压将增高，过高的光源电压要求灯具整体符合安全标准的绝缘成本增高，灯具散热器和绝缘要求越高，热阻也越大，散热效果变差对LED 灯寿命会产生影响。　　作为改进，如下图2所示的LED灯为网格状排列结构，这种结构可避免光源的电压过高，当并联LED数量较大时，单颗灯开路，对整个LED灯的影响较小，但这种单颗LED直接并联的方式，LED的电流均衡性差，造成LED光源可靠性降低；同时其中一个LED 短路，与之并联的LED 都将熄灭。　　如下图3 所示的结构，LED串联后再相互并联，在没有LED失效的情况下，该结构均流特性好于图2所示的网格状结构，但如果部分LED发生短路故障时，会造成多串LED 间严重的电流不均衡。　　以上分析可见，单输出恒流驱动，应用中有一定的局限性，尤其是LED 光源并联的联接方式对光源的使用寿命和可靠性将产生较大影响。1.2　多输出恒流驱动（来源：LED社区）　　如下图4 所示的电路结构，每组LED 负载由独立恒流源特性的驱动控制方式是一种较理想的方案，这一方面解决了多路输出间的电流不均衡问题，另一方面也克服了前述单输出恒流驱动的缺点，但该方案的驱动效率相对较低。　　目前较普遍采用的LED 多路驱动方案如下图5所示，在单输出恒压源的输出端口，配置若干级非隔离DC/ DC 变换器，每路LED负载由单独的DC/DC变换器实现恒流驱动控制。该方案存在的缺点是，DC/ DC 变换器电路较为复杂，成本相对偏高，可靠性偏低；每增加一级DC/ DC 变换器，驱动效率相应降低，且易伴生电磁干扰(EMI)；不同类型光源的每路LED 负载的电压、电流及功率存在差异，通用DC/ DC 变换器的设计很难标准化，给产业化带来很大不便。　　2、新型多路LED 驱动电源关键技术研究　　研究认为，LED 在利用电容实现多路恒流驱动的情况下，同时参与电路谐振，改变变换器特性，更容易实现LED 整体的稳定性和可靠性，同时在成本上可以得到大幅度的降低。提出三种新技术方案：　　2.1 两级变换实现LED 多路驱动（来源：LED社区）　　如下图6 所示主电路采用了两级变换实现对LED的多路驱动，电路包含高频脉冲交流源、阻抗网络Z1 和高频变压器T0、高频谐振电容Cb1、双路整流滤波电路和LED 负载。阻抗网络Z1 的输入为高频脉冲交流源，输出接高频变压器T0原边，变压器副边的一端串联谐振电容Cb1，另一端并联两路整流滤波电路；二极管D1、D4 和二极管D2、D3 分别组成的两个独立的半波整流电路，以及滤波电容Co1、Co2 相应组成两路整流滤波电路；滤波电容Co1 和Co2 分别并联在两路LED 负载两端，两路独立的半波整流电路分别给两路LED 负载提供电源。谐振电容Cb1 一方面与阻抗网络Z1 组成了高频谐振网络，参与主电路谐振，另一方面，当两路LED 负载出现压降不平衡时，还可通过Cb1 来平衡两路LED 的压差，使两路LED 负载工作电流平均值相等。如下图7 所示电路为高频谐振网络的实现方式。阻抗网络包括谐振电感Lr、Lm 和高频变压器原边谐振电容C0，谐振电感Lm 与高频变压器T0 原边并联，该并联环节与谐振电感Lr 和谐振电容C0 串联，Cb1 为变压器副边谐振电容。谐振电感Lr 和Lm 可以是外置的独立电感，Lr 也可以是高频变压器T0 的漏电感，而Lm 则也可以是T0 的励磁电感。由于谐振电容Cb1 参与主电路的谐振变换，改变了增益曲线，其等效折算到变压器原边的取值和原边谐振电容C0 可比，加快了变换器的响应速度，避免由于大容量电容引起在起机等动态条件下输出过冲。　　2.2 新型正反激电路实现LED 多路驱动（来源：LED社区）　　前述技术方案中，高频脉冲交流源必须是正负对称的方波电压脉冲，以保证谐振电容Cb1 在两路负载不平衡时起到较好的均流作用，这样要求前级电路必须是双开关管的桥式电路。作为技术的进一步突破，开发了一种新型的正反激电路多路输出驱动拓扑，如图8 所示，变压器原边采用了单开关管S1，在变压器副边的一个整流回路中串联高频电感L1。当原边开关管S1 导通时，变压器Ta1 储能，副边通过电容Cb1，二极管D3，电感L1，负载A1，二极管D2 构成电流回路，变压器工作在正激状态；当原边开关管S1 关断时，变压器Ta1 释放能量，副边通过二极管D1，负载A2，二极管D4，电容Cb1 构成另一个电流回路，变压器工作在反激状态。在正激回路中，谐振电容Cb1、高频电感L1 谐振，从而使得二极管D2、D3 工作在零电流开关状态，减小二极管的反向恢复损耗，提高效率。当两路负载出现压降不平衡时，电容Cb1 仍然能起到平衡负载电流的作用。　　2.3 PFC 电路备份　　在中大功率应用场合，作为前级有源PFC 电路，BOOST升压电路是最常用的拓扑。　　由于PFC 电路通过整流电路直接与电网相连，因此电网里的浪涌或是雷击等因素容易造成PFC 电路故障。当PFC 电路故障时，容易造成后级负载不能正常工作，可分为以下两种情况：第一种情况，后级负载因PFC 电路的故障而断电造成不能工作；第二种情况，虽PFC 电路故障但仍能提供电流通路时，由于PFC 电路故障使得其输出电压不再稳定，而是跟随电网的波动而变化，造成负载上的电压纹波过大，造成负载的工作性能差，比如效率降低。（来源：LED社区）　　如何保证PFC 电路损坏后，还能保证后级电路正常工作，是该技术解决的主要问题。如下图9，在PFC电路的输出串联一个PFC备份电路，当PFC电路正常工作时，PFC 电路用来实现功率因数校正功能，PFC 备份电路仅用于提供电流通路；当PFC 电路故障时，PFC 电路仅用于提供电流通路，PFC 备份电路用来稳定输出电压。这样PFC 电路和PFC 备份电路可以有条件地交替工作，保证驱动系统的可靠性。。。。。。。
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