高亮度LED驅(qū)動電路在汽車中的應用詳解

2013-10-16 16:42 來源:電子信息網(wǎng) 作者:蒲公英

近年來,高亮度LED應用發(fā)展神速,特別是在指示牌、交通信號燈方面。而對汽車應用來說,LED亦有極大的吸引力,長壽命、抗震、高效、對光源良好的控制能力,都是它的優(yōu)勢。當然,相對于白熾燈,LED需要驅(qū)動電路,還有汽車電氣是靠酸鉛蓄電池供電的,是機械驅(qū)動的交流發(fā)電機充電,這類電池適合白熾燈,不適用LED,因此,設計一種穩(wěn)壓性能良好而又低噪聲的驅(qū)動電路是十分必要的。

理論上,LED光輸出與驅(qū)動電流有關(guān),而與電源電壓無關(guān)。最對低要求應用,如果電源電壓穩(wěn)定的話,一個電阻就可限制電流。值得注意的是,對這種最簡單的應用電路,LED在一定程度上顯示出自穩(wěn)定特性。亦即,若溫度升高的話,LED的光輸出減少,但同時其正向壓降亦降低,使驅(qū)動電流增加,從而補償了較高溫度下光輸出的減少。遺憾的是,汽車電源的變化范圍是很大的,在8V-18V之間,峰值電壓可達幾十伏。此外,高亮度LED驅(qū)動電流大,會在電阻上產(chǎn)生大量的熱量,使散熱設計復雜化。

相對簡單的方案是使用線性降壓穩(wěn)壓器(圖1),D1是一個穩(wěn)壓二極管,通過LED的電流設定為VD1/RSET。D2對基極二極管進行濕度補償。這個電路仍然存在能量損失問題和電阻散熱問題。對于低電流LED,尤其是串聯(lián)后的LED正向壓降和稍低于電源電壓的場合,這個電路不失為經(jīng)濟有效的方案。

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在多數(shù)場合,開關(guān)電源提供一種更佳的電氣解決方案。顧名思義,開關(guān)電源是開關(guān)工作的,在一個周期,對RLC電路充電;在下一個周期,存儲的能量用來驅(qū)動負載。這類電路效率極高,一般都能達到90%以上,開關(guān)穩(wěn)壓器能提升電壓,降低電壓,還能產(chǎn)生極性相反的電壓,這是線性穩(wěn)壓器所不具備的。

最簡單的開關(guān)穩(wěn)壓器是圖2所示的降壓穩(wěn)壓器,輸入電壓與LED電壓之間的壓差對電感L充電,電流隨之增加,當流達到預設的值時,控制電路將串聯(lián)的晶體管關(guān)閉,在LED通路形成一個交變電流。注意,在LED驅(qū)動應用中,開關(guān)穩(wěn)壓電路控制電流的峰值。這個值由可編程IC或外部元件來設定。電流值也由FET開關(guān)漏極上檢測電阻來定義。降壓穩(wěn)壓器流過LED的電流是連續(xù)的,但是交變的,而對電源而言是不連續(xù)的,這對電源工作會產(chǎn)生一事實上的影響,也增加了電源線上的噪聲。

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驅(qū)動電路

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