2022年大功率LED的驱动电路设计方案.docx

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1、精品学习资源综合课程设计课程报告姓名：韩 阳学号：2006146223专业：光信息科学与技术任课老师：王习东成果：三峡高校理学院物理系2021年1月05日欢迎下载精品学习资源大功率 LED 的驱动电路设计摘要： LEDlightemittingdiode）即发光二极管，是一种用途特别广泛的固体发光光源，一种可以将电能转化为光能的电子器件；由于 LED具有节能、环保、使用寿命特别长，LED 元件的体积特别小， LED 的发出的光线能量集中度很高， LED 的发光指向性特别强，LED 使用低压直流电即可驱动，显色性高光强度，单位为坎德拉 ；如 1W 大功率 LED 的光通量一般为 6080LM ；

2、6） LED 光照度： 1流明的光通量匀称分布在1平方M 表面上所产生的光照度.，单位为勒克斯 lx ；7） LED 显色性：光源对物体本身颜色出现的程度称为显色性，也就是颜色逼真的程度；8） LED 的使用寿命： LED 一般可以使用 50,000小时以上；9） LED 发光角度：二极管发光角度也就是其光线散射角度，主要靠二极管生产时加散射剂来掌握；二、大功率 LED 的驱动方式：LED 驱动简洁的来讲就是给LED 供应正常工作条件包括电压 ,电流等条件 的一种电路 , 也是 LED 能工作必不行少的条件 ,好的驱动电路仍能随时爱护LED ，防止 LED 被损坏；LED 驱动通常分为以下三种

3、方式：1镇流电阻驱动：就是简洁的的在LED 的回路中串接电阻,通过调剂电阻的阻值 ,可以改变LED 的驱动电流 .；LED 的工作电流为：欢迎下载精品学习资源所以 I与镇流电阻 R成反比；当电源电压 U上升时， R能限制 I的过量增长，使 I不超出 LED的答应范畴；此电路的优点是简洁，成本低；缺点是电流稳固度不高；电阻发热消耗功率，导致用电效率低，仅适用于小功率LED 范畴，所以不选这种方案；2恒压驱动：就是保持 LED 两端的电压不变，由于每一种颜色的LED 的电压都不一样 ,所以很少用恒压的方式来驱动LED ；3 恒流驱动：顾名思异就是保持LED 的电流始终不变 ,让LED 在恒定电流的

4、条件下工作；由于大功率 LED 是低电压、大电流的驱动器件，当LED 电压变化很少时，电流变化很大；LED 发光的强度由流过LED 的电流打算，电流过强会引起LED 的衰减，电流过弱会影响LED 的发光强度，因此LED 的驱动需要供应恒流电源，以保证大功率LED 使用的安全性，同时达到抱负的发光强度；假如采纳恒压方式驱动，LED 正向电压的任何变化都会导致LED 电流的变化；由温度或电压变化引起的特定压变，导致正向电流降低，正向电压变化11 会导致更大的正向电流变化，达30；电流的变化较大，使LED 的亮度不能恒定；所以一般都挑选恒流驱动 IC；三、恒流驱动方式电路LED 驱动电路除了要满意安

5、全要求外，仍应具备两个基本功能：一是尽可能保持恒流特性，又使其在电源电压发生的变动时，仍应能保持输出的电流在的范畴内变动；二是应保持较低的自身功耗，这样才能使LED 的系统效率保持在较高水平；随着更新一代大功率LE D所需的驱动电流的增加，要更多的考虑到LED 本身和电流驱动电路的散热治理和功耗等问题；本设计框图如下所示：市电AC220V适配器降压恒流驱动芯片3个1WLED串 联1）适配器的挑选：本设计第一要将高压的沟通电变换成低压的直流恒流源，然后经过驱动芯片输出恒流才能点亮 LED光源；最经济有效的方法降压和进行交直流变换是使用当今便携式电子产品使用沟通电源的交直流降压变换器 -适配器 A

6、dapter），既经济实惠、又现成、又好用；适配器的输出电压要求稳固在DC12V，适配器的输出电流要依据LED的光源的功率来挑选，一般要赐予30%的余量， 1W 的白光 LED的标准工作电流应为 350mA ，因而 3个LED光源串联其电路需要的电流也是350mA ，考虑到延长 LED寿命和降低光衰，可以设计为300mA-330mA ，不会明显的影响 LED发光的亮度，所以适配器的输出电流应选750mA1A 的；加一热敏电阻或 PN结即可；加上整流桥 PT4115可应用于沟通 12V 、24V 供电的 LED 灯具； PT4115的工作效率高达 97%,是真正的绿色驱动 IC ， PT4115

7、被广泛应用于使用LED 灯的 MR11 、MR16 、水灯、路灯等各类 LED 灯具； PT4115主要参数如下： .输入范畴从 8V 到30V ，击穿电压 45V. 输出电流高达 1.2A ，内置大功率 MOFET. 效率高达 97. 超低的关断电流. 5输出电流精度. LED 开路爱护. 模拟PWM 调光功能挑选，高达 5000:1的PWM 调光比. 内部含有抖频特性，有效地改善了EMI恒流驱动芯片 PT4115的5脚封装的管脚图如右图所示，其管脚描述如下： 管脚 1： SW，功率开关的漏端；管脚 2： GND ，信号和功率；管脚 3： DIM ，开关使能、模拟和 PWM 调光端；管脚 4

8、： CSN，电流采样端，采样电阻接在CSN 和VIN 端之间； 管脚 5： VIN ，电源输入端，必需就近接旁路电容；3 大功率 LED ：可以挑选 1W 白光 LED ，其参数如下：.功率： 1W.光通量： 20-30LM.顺向电压： 3.5-3.8V.额定电流： 350mA.光衰： 5%每千小时间衰；.角 度 ：120度四、设计电路原理图如下：欢迎下载精品学习资源原理图器件说明：D1D4 组成单相桥式整流电路，将沟通变成直流，即不管U1输出的是直流仍是沟通， 经过这个整流桥之后输出的电流总是直流的，给驱动芯片PT4115输入稳固的直流，保证电路正常工作，桥式整流电路二极管常用1N4007；

9、C1是滤波电容，把脉冲直流变换成平滑的直流；应选电解电容，型号为R1是取样电阻，掌握 PT4115 输出电流的大小，它打算恒流源的肯定精度；100uF/25V ；R1的阻值与负载电流大小有关，一般用下面公式运算：由于负载是 3个串联的 1W LED ，额定电流为 350mA ，就采样电阻 R1的大小为：所以 R1可以挑选阻值约为0.2857欧姆的金属膜电阻；L是整流电感，是这个电路中的关键元件，功能是把100KHz 的脉冲电流变换成三角波电流， L的电感量会影响工作电压范畴内恒流源的稳固性；由于PT4115的设计正确工作频率在1MHz以下，电感量大了小会影响其工作频率，本方案的电感设计在68u

10、H以上，这样系统工作频率可以掌握到1MHz以下；电感量小了，工作频率趋高，由于PT4115 内部电流检测电路响应速度限制，对内部电流正常检测显现影响，不能更好的实现对内部开关的导通/关断掌握；另外电感量太小仍会导致 PT4115的SW端烧坏，而无输出；所以此设计中L 的电感量应选用 68uH 100uH ， Q值大于 50，饱和电流大于 800mA 的磁路闭合电感器；D5是续流二极管，在晶片内部MOS 管处于截止状态时为储存在电感中的电流供应放电回路；由于工作在高频脉冲状态，D5应选用正向压降小，复原速度快的肖特基二极管；芯片PT4115 的DIM 端可外接 PWM 脉冲或直流电压调光，也可以

11、接热敏电阻作帮助温度掌握和自动亮度掌握；由于本设计中不用到调剂LED 灯亮度，故 DIM 端悬空；五、 PT4115 的动态温度调剂和过温爱护欢迎下载精品学习资源PT4115具有动态温度调剂的功能，并且可以在此功能的基础上实现过温爱护；动态温度调节的电路图如下左图所示；从图中可见，DIM 端内部是一个 1M 的上拉电阻，连接到内部5V 电源上；所以 DIM 端电压由内部上拉电阻和热敏电阻NTC 分压打算；从热敏电阻的特性可以知道，温度的变化会影响NTC 的阻值，进而影响DIM 端电压，以实现 PT4115的动态温度调剂；过温爱护的实现从如下右图中可见，相对于左图多了一个三极管，当温度上升时；N

12、T C电阻的阻值减小，其上的分压也减小，就相应的其下面电阻上的分压上升，当超过三极管的开通电压时，三极管导通，DIM 端接地，关断 LED 电流，当温度降低时，PT4115重启，因此实现了 PT41 15的过温爱护；六、设计总结：本设计论文从 LED 的特性和驱动方式动身，论述了LED 的各种驱动方式，并以流过LED 的电流恒定为基本目的，设计了一个简洁的LED 驱动电路；在整个设计中，第一阐述了该驱动电路的基本原理，给出了理论依据；然后依据功能需要设计了一个驱动31W 的LED驱动电路，并针对应用特点提出了设计中仍存在的不足，用试验的方法论证了方案的可行性；在 LED 光源的设计中，考虑各种

13、因素，胜利的完成了用LED 光源代替传统的光源，使光源兼有节能、环保、长寿和美观等特点；以下是设计中需要留意的问题：1、驱动芯片 PT4115是40V 的CMOS 工艺制造的，电子功率器件要安全牢靠地工作，必需要留有足够的冗余度，这样才有利于器件的散热，所以输入电压最好在12V 左右；2. PT4115 内部自带过温爱护功能，外部过温爱护可设，对LED 实现双重爱护；3. PT4115可利用模拟调光的原理以及温度对LED 电流的负反馈实现LED 灯具动态温度掌握，只要在调光端 是一种从分散谐波干扰能量着手解决EMI 问题的新方法；频率抖动技术是指开关电源的工作频率并非固定不变，而是周期性地由窄带变为宽带的方式来降低EMI ，来减小电磁干扰的方法；频率抖动技术通过扩展电源噪声频谱的方式降低了窄带EMI ，频率抖动应不超过基本频率的 20至 30；欢迎下载