LED电源驱动与控制.pdf

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1、LED电源驱动与控制电源驱动与控制 中国照明学会中国照明学会LED灯具设计技术高级培训班灯具设计技术高级培训班 2008/7/15-17 颜重光颜重光 Alec Yan 高工高工 Staff Engineer Green Lighting LED高节能高节能：节能能源无污染即为环保。直流驱动，超 低功耗（单管0.03瓦-1 瓦）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。 LED长寿命长寿命：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。

2、LED利环保利环保：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绿色照明光源。 大功率大功率LED寿命优势寿命优势 LED照明系统照明系统 电 源电 源电压变换电压变换驱动驱动ICLED AC/DC12V AC220/110V AC220/110V 桥式整流桥式整流 桥式整流桥式整流 中压中压降压恒流降压恒流 高压高压降压恒流降压恒流 串联串联 LED 串并联串并联 LED 串并联串并联LED AC220/110V 阻容降压整流阻容降压整流 串联串联 LED DC/

3、AC/DC （隔离）恒流（隔离）恒流 EMI+整流整流 +PFC LED工作原理工作原理 LED工作的主要参数是工作的主要参数是VF/IF，其它相关的是颜色，其它相关的是颜色/波长波长/亮度亮度 /发光角度发光角度/效率效率/功耗。功耗。 VF正向电压是为正向电压是为LED发光建立一个正常的工作状态。发光建立一个正常的工作状态。 IF正向电流是促使正向电流是促使LED发光，发光亮度与流过的电流成正 比例。 发光，发光亮度与流过的电流成正 比例。 LED VF标称电压：标称电压：3.4V 0.2V 。 LED IF工作电流按应用需要选用，各挡不能混用。工作电流按应用需要选用，各挡不能混用。 LE

4、D Lamp用各档用各档LED电流：电流： 300-1400mA15-20mAIF工作电流 大功率 工作电流 大功率LED一般功率一般功率LEDLED （VF=3.4V) CIE(Commission Internationale de lEclairage) 国际照明委员会色度图国际照明委员会色度图 LED光源几乎 完全涵盖了位 于 光源几乎 完全涵盖了位 于CIE色度曲 线内部的飽和 颜色， 色度曲 线内部的飽和 颜色，LED与 荧光组合可以 产生各种需要 的颜色。 与 荧光组合可以 产生各种需要 的颜色。 大功率照明用大功率照明用LED 大功率照明用大功率照明用LED 其封装从成品来看是

5、单 颗芯片的，其实是用 其封装从成品来看是单 颗芯片的，其实是用N 颗颗LED管芯封装在一个 单位里的。它们的排列 组合是串并联，它们是 管芯封装在一个 单位里的。它们的排列 组合是串并联，它们是 N个串联，再个串联，再N个并联， 然后由二点联接电源。 个并联， 然后由二点联接电源。 LED驱动驱动IC LED驱动器的选用理念驱动器的选用理念 照明用照明用LED的的VF电压都很低，一般电压都很低，一般VF=2.75-3.8V，IF在在15-1400mA； 因此 ； 因此LED驱动驱动IC的输出电压是的输出电压是VFXN或或VFX1, IF恒流在恒流在15-1400mA。 随着大功率随着大功率L

6、ED普遍在灯光装饰和照明中的普遍使用，功率型普遍在灯光装饰和照明中的普遍使用，功率型LED驱 动显得越来越重要。用市电驱动大功率 驱 动显得越来越重要。用市电驱动大功率LED需要解决降压、隔离、需要解决降压、隔离、 PFC（功率因素校正）和恒流问题，还需有比较高的的转换效率，有 较小的体积，能长时间工作，易散热、较低的成本，抗电磁干扰，和 过温、过流、短路、开路保护等。 （功率因素校正）和恒流问题，还需有比较高的的转换效率，有 较小的体积，能长时间工作，易散热、较低的成本，抗电磁干扰，和 过温、过流、短路、开路保护等。 在在LED照明领域，要体现出节能和长寿命的特点，选择照明领域，要体现出节能

7、和长寿命的特点，选择LED驱动器至 关重要，没有好的驱动器 驱动器至 关重要，没有好的驱动器IC的匹配，的匹配，LED照明的优势无法体现。照明的优势无法体现。 大功率大功率LED是低电压、大电流的驱动器件，其发光的强度由流过是低电压、大电流的驱动器件，其发光的强度由流过LED 的电流决定，电流过强会引起的电流决定，电流过强会引起LED的衰减，电流过弱会影响的衰减，电流过弱会影响LED的发 光强度，因此， 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。 使 用的安全性，同时达到理想的发光强度。 DC

8、-DC降压恒流式降压恒流式LED驱动器驱动器 特点：特点： 输入范围从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开路保护 模拟/PWM调光功能选择，高达5000:1的PWM调光比 内部含有抖频特性抖频特性，有效地改善了EMI 应用：应用： MR16射灯、 LED装饰照明、汽车的辅助照明灯 PT4115特点和应用PT4115特点和应用 频率抖动改善频率抖动改善EMI原理原理 开关电源采用脉宽调制开关电源采用脉宽调制(PWM)控制方式，开关频率不断提 高，其高频开关波形含有大量谐波成分，通过传输线和空 间电磁场向外

9、传播，造成传导和辐射干扰。 控制方式，开关频率不断提 高，其高频开关波形含有大量谐波成分，通过传输线和空 间电磁场向外传播，造成传导和辐射干扰。频率抖动技术频率抖动技术 (Frequency Jitter)是一种从分散谐波干扰能量着手解决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 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。，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频率抖

10、动技术通过扩展电源噪声频谱的方式降低了窄带 EMI。对于可以抖动多少的振荡器频率。对于可以抖动多少的振荡器频率 (fS)，存在一些局 限性。其中一些局限因素是开关损耗和磁路设计。为了将 升压电感尽可能的保持较小，并将开关损耗保持在可控范 围内，频率抖动应不超过基本频率的 ，存在一些局 限性。其中一些局限因素是开关损耗和磁路设计。为了将 升压电感尽可能的保持较小，并将开关损耗保持在可控范 围内，频率抖动应不超过基本频率的 20% 至至 30%。 频率抖动改善频率抖动改善EMI 采用频率抖动技术 时，谐波幅值降低并且变 得平滑，高次谐波接近连 续响应。减小 采用频率抖动技术 时，谐波幅值降低并且变

11、 得平滑，高次谐波接近连 续响应。减小EMI的效果 十分显著。 未采用频率抖动 技术时，各次谐波较 窄而且离散，幅值在 谐波频率处较高 的效果 十分显著。 未采用频率抖动 技术时，各次谐波较 窄而且离散，幅值在 谐波频率处较高,EMI 集中在峰尖。集中在峰尖。 直流输入方案直流输入方案 输入电压范围：输入电压范围：8-30V 输出电流高达输出电流高达1.2A 外部元器件少外部元器件少 调光特性好，调光特性好，PWM/模 拟调 模 拟调光光 PT4115直流输入应用方案PT4115直流输入应用方案 PT4115PT4115 VINCSNSW DIM GND RS L CIN VIN D(SS14

12、)47uH 10uF DC8-30V 0.27 LED 1W 12-18VAC 应用方案12-18VAC 应用方案 PT4115PT4115 VINCSNSW DIM GND RS L CIN VIN D 47uH 100uF AC12-18V DC8-30V 0.13 3W LED PT4115 系统效率和输出电流系统效率和输出电流 81012141618202224262830 75% 80% 85% 90% 95% 100% Efficiency Supply Voltage Vin(V) Efficiency1,3 and 7 LEDs L=47uH Rs=0.13ohm 1LED 3

13、 LEDs 7LEDs 51015202530 710 720 730 740 750 760 770 780 790 800 7LEDs 3LEDs 5LEDs 2LEDs 6LEDs 4LEDs Output Current(mA) Supply Voltage Vin(V) Output Current L=47uH Rcs=0.13ohm 1LED 3W LED输出效率输出效率 3W LED输出电流输出电流 PT4115 LED电流随LED颗数与输入电压关系LED电流随LED颗数与输入电压关系 51015202530 1.10 1.12 1.14 1.16 1.18 1.20 1.22

14、 1.24 7LEDs6LEDs 5LEDs 4LEDs 3LEDs2LEDs Output Current Supply Voltage(V) Output Current L=27uH Rcs=0.0825ohm 1LED 51015202530 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325 7LEDs 6LEDs 5LEDs 4LEDs 1LED 2LEDs 3LEDs Output Current Supply Voltage (V) Output Current L=100uH Rcs=0.33ohm 1.2A输出电流输出电流300mA输出电流输出电

15、流 PT4115 PWM调光PWM调光 0.00.20.40.60.81.0 0 100 200 300 400 500 600 Output Current(uA) Dim Duty Cycle Output Current vs Dim Duty Cycle 50KHz 20KHz 100Hz PWM 调光，从调光，从100%到到0% )55 . 2%,1000( 1 . 0 VVVD Rs D I pulseOUT = )5 . 25 . 0%,1000( 5 . 2 1 . 0 VVVD Rs DV I pulse pulse OUT 0.6A) 输出电流在400mA到800mA47-

16、68uH (饱和电流1.2A) 输出电流在800mA到1200mA33-47uH (饱和电流1.8A) L L 正向压降尽可能低的肖特基二极管，可以提高效率 输出电流大于800mASS24 输出电流小于800mASS14 D D 直流电压输入，输入电容可以小一点 输出电流大于400mA100uF (工作电压30V) 输出电流小于400mA100uF (工作电压30V) CINCIN RS=0.1/ILED，比如要输出350mA， 则RS=0.1/0.35=0.2857 OHM 精度大于1%RSRS PT4115 电感越大，工作频率越低，恒流效果越好； 输出电流越大，需要电感值越小，电感选择方便

17、； 输出电压越高，效率越高，3颗1W串联比1颗3W效率高； 系统损耗由RS损耗（0.1*Iout）、电感DCR损耗 （DCR*Iout2）、功率开关导通损耗（Rsw*Iout2）、功率开关开 关损耗（正比于开关频率）等主要部分组成； 通常电感越大，功率开关开关损耗越小，但是DCR会变大，对应 电感损耗变大； 反馈电压100mV，RS损耗业界最小，功率开关导通电阻Rsw为 0.6欧姆，也比较小，效率比一般产品高； 内部含有过温保护功能，外部可以设计过温保护，对LED有双重 保护； 采用SOT89-5封装，热阻仅为45/ W，散热特性很好。 PT4115芯片应用特点芯片应用特点 PCB铜箔与PT4

18、115的Exposed PAD和 GND 的接触面积面积要尽可能大，以利散热。 AC12V整流管和续流二极管D一定要选用低 压降的肖特基二极管，以降低自身功耗。 电感的饱和电流必须大于输出电流1.5倍。 PT4115应用注意事项应用注意事项 PT4115与主要竞争对手比较与主要竞争对手比较 驱动驱动1颗颗3W的灯的灯 PT4115 vs. ZXLD1360/1362 PT4115与主要竞争对手比较与主要竞争对手比较 驱动驱动3颗颗1W的灯的灯 PT4115PT4115 VINCSNSW DIM GND RS L CIN VIN D(SS14)47uH 100uF DC 12-24V DC8-3

19、0V 0.27 LED 1W D(SS14) D(SS14) D(SS14) D(SS14) PT4115 vs. ZXLD1360/1362 PT4115与主要竞争对手比较与主要竞争对手比较 PT4115：DIM调光由高向低调光安全可靠。调光由高向低调光安全可靠。 PT4115：内部设置了过温保护功能（内部设置了过温保护功能（TSD）,以保证系统稳定可靠的工作。当以保证系统稳定可靠的工作。当IC 芯片 温度超出 芯片 温度超出160，IC 即会进入即会进入TSD 保护状态并停止电流输出，而当温度低于保护状态并停止电流输出，而当温度低于140 时，时，IC即 会重新恢复至工作状态。 即 会重新

20、恢复至工作状态。 PT4115：真正的宽频真正的宽频TruePWM调光比模拟调光的优势在于不改变调光比模拟调光的优势在于不改变LED的色度。调 光频率最高可超过 的色度。调 光频率最高可超过20kHz。 Zetex1350/60: 模拟调光在模拟调光在1.25V以上，以上，LED电流超过额定值，引起烧灯电流超过额定值，引起烧灯 Zetex1350/60: 芯片内部没有过温保护功能，必须外部另外设计，增加成本和空间芯片内部没有过温保护功能，必须外部另外设计，增加成本和空间 Zetex1350/60: PWM调光只能低频有效，高频调光只能低频有效，高频PWM调光会有色度漂移（白光变黄）调光会有色度

21、漂移（白光变黄） PT4115相比于相比于Zetex1350/60的三大优势的三大优势 效率对比测试效率对比测试 PT4115 市场竞争状况市场竞争状况 量产品牌效应比较好￥6.00 ￥8.00Zetex1360 还在送样阶 段 刚上市？￥1.80 ￥2.20矽恩SN3350 已停产价格低尚可￥1.50PT4105 08/7 量产量产 相比于相比于 Zetex1350 有三大优势有三大优势 好好￥2.20￥2.80PT4115 量产上市几月一般￥1.80￥2.20士兰SB42511 量产上市早一般￥2.50￥3.00 普诚 CPTC6903 量产品牌效应比较好￥3.00￥4.00Zetex13

22、50 状态优势性能最终用户价产品型号产品型号 PT4115 LED射灯射灯 AC/DC分为220V交流输入和12V交流输入。12V交流电是 酒店中广泛应用的卤素灯的电源，现有的LED可以在保留 现有交流12V的条件下进行设计。针对替代卤素灯的设 计，PT4115的主要优势是体积小、可靠性高、输出电流 高达1.2A，恰好适合卤素灯灯口直径小的特点。 取代卤素灯之后，LED灯一般做成1W或3W。LED灯与卤 素灯相比有两大优势：(1)光源比较集中，1W照明所获得 的亮度等同于十几瓦卤素灯的亮度，因此比较省电；(2) LED灯的寿命比卤素灯长。 LED灯的主要弱点是灯光的射角太窄，成本相对较高。但

23、从长远来看，由于LED灯的寿命较长，所以还是具有非常 大的成本优势。 3颗1W串联比1颗3W的工作效率高。 MR16 LED 驱动应用方案驱动应用方案 PT4115MR16 20080616.PCB PT4115 AC or DC 1224V CIN LED PT4115 PWM RS D1 D3D4 D2 VIN 1W3 L D5 GND DIM CSNSW 向向MR16生产厂家提供可用于生产生产厂家提供可用于生产DEMO DEMO PCB版图版图 PT4115 PT4115 MR16 PT4115 MR16 PT4115 MR16 PT4115 MR16 推荐使用的器件参数推荐使用的器件参

24、数推荐使用的器件参数推荐使用的器件参数 Company Logo ： RSRSRSRS 精度大于精度大于1%RS=0.1/ILED，比如要输出RS=0.1/ILED，比如要输出350mA，则，则 RS=0.1/0.35=0.2857 Ohm CINCINCINCIN 100uF (工作电压100uF (工作电压50V)输出电流小于输出电流小于400mA 1210 电解电容电解电容 105oC 100uF (工作电压100uF (工作电压50V)输出电流大于输出电流大于400mA 1210 电解电容电解电容 105oC D D D D SS14SS14输出电流小于输出电流小于400mA推荐使用推

25、荐使用SS14 ，大 于 ，大 于400mA推荐推荐SS24 MBRS14（整流二极管）MBRS14（整流二极管）导通压降导通压降0.30V，有利于提高系统效率，有利于提高系统效率 L L L L 33-47uH (饱和电流33-47uH (饱和电流1.8A) 输出电流在输出电流在800mA到到1200mA 47-68uH (饱和电流47-68uH (饱和电流1.2A) 输出电流在输出电流在400mA到到800mA 68-100uH (饱和电流68-100uH (饱和电流0.6A) 输出电流小于输出电流小于400mA Company Logo 三种可直接用于产品的驱动模块三种可直接用于产品的驱

26、动模块三种可直接用于产品的驱动模块三种可直接用于产品的驱动模块 3*1w3*1w PM301PM301 1*1w1*1w PM101PM101 绿色模块绿色模块PM101:PM101:用于驱动用于驱动1 1颗颗1W1W的的 LEDLED，工作电压范围，工作电压范围8 824V24V，恒流值，恒流值 约约350mA 350mA 。 1*3w1*3w PM103PM103 MR16MR16射灯和三种模块的射灯和三种模块的 实物照片。实物照片。 蓝色模块蓝色模块PM301:PM301:用于驱动用于驱动3 3颗颗1W1W的的 LEDLED，工作电压范围，工作电压范围121224V24V，恒流值，恒流值

27、 350mA 350mA 。 红色模块红色模块PM103:PM103:用于驱动用于驱动1 1颗颗3W3W的的 LEDLED，工作电压范围，工作电压范围8 824V24V，恒流值，恒流值 约约700mA 700mA 。 PT4115 三种模块电气特性参数三种模块电气特性参数三种模块电气特性参数三种模块电气特性参数 上表所示为三个模块的电气参数，参数会 随着芯片和外围元器件的参差性在工程允 许的范围内变化，变化值在10%的范围内 不影响安全性和使用寿命。 上表所示为三个模块的电气参数，参数会 随着芯片和外围元器件的参差性在工程允 许的范围内变化，变化值在10%的范围内 不影响安全性和使用寿命。 C

28、ompany Logo PM101PM101PM101PM101PM301PM301PM301PM301PM103PM103PM103PM103 最小输入电压最小输入电压最小输入电压最小输入电压V V V Vin ininin- - - -minminminmin 8V8V8V8V12V12V12V12V8V8V8V8V 最大输入电压最大输入电压最大输入电压最大输入电压V V V Vin ininin- - - -maxmaxmaxmax 30V30V30V30V30V30V30V30V30V30V30V30V 恒流值恒流值恒流值恒流值I I I ILED LED LED LED 350mA3

29、50mA350mA350mA350mA350mA350mA350mA700mA700mA700mA700mA 恒流值精度恒流值精度恒流值精度恒流值精度5%5%5%5%5%5%5%5%5%5%5%5% 效率效率效率效率( ( ( (VinVinVinVin=13V)=13V)=13V)=13V) 热关断温度热关断温度热关断温度热关断温度( ( ( ( O O O O C)C)C)C)160160160160 O O O OC C C C 160160160160 O O O OC C C C 160160160160 O O O OC C C C PT4115 大功率大功率LED照明驱动照明驱动

30、 PT4107使用使用 华润矽威专利： 补偿峰值电流控制， 提供恒定 华润矽威专利： 补偿峰值电流控制， 提供恒定LED电流。电流。 PT4107通用型高亮通用型高亮LED驱动驱动 PT4107 是一款针对高功率 LED 照明市场趋势开 发，输入电压既可为传统的110V/220V 交流电压 又可为 18V 以上到数百伏直流电压的 PWM 恒流 控制器。它以独特的电路结构，采用峰值电流检 测为大功率 LED 提供恒定的供电电流。另外， PT4107 还为使用者提供良好的调光措施 （SW1:5K 的可调），并为系统提供了安全可靠 的过流、过温保护，提高了整个系统的可靠性。 整体供电效率可达 80以

31、上，每个 PT4107 可以 驱动 30 串多并的 LED 组合，达到了高效低成本 的驱动要求。 高亮度LED照明驱动 PT4107高亮度LED照明驱动 PT4107 AC110/220输入输入 DC 输入（去掉整流桥）输入（去掉整流桥） 采用专利的峰值电流补偿技术，电流调整率高，使用电感小采用专利的峰值电流补偿技术，电流调整率高，使用电感小 300V PT4107特点与应用PT4107特点与应用 AC/DC通用LED驱动器AC/DC通用LED驱动器 110V/220V交流电压或高电压直流输入 华润矽威专利的补偿峰值电流控制提供恒定LED电流 特点：特点： 高效率：典型为85 毫安级到安培级的

32、输出应用 低频可变占空比的数字脉冲调光功能和线性调光功能 多达上百个LED的串/并联使用 内部集成频抖功能改善EMI 外部设定LED过温保护功能 应用：应用： 离线式LED驱动、LED日光灯、LED环境照明、LED交通信号灯 补偿峰值电流控制技术补偿峰值电流控制技术 华润矽威专利的补偿峰值电流控制提供恒定LED电流华润矽威专利的补偿峰值电流控制提供恒定LED电流 Ip Ia IrippleIa Ip Iripple 补偿后补偿后LED电流波形 未补偿时 电流波形 未补偿时LED电流波形电流波形 PT4107 LED颗数与电压、电流LED颗数与电压、电流 180200220240260 200

33、240 280 320 360 400 15LED ILED(mA) VAC(V) FS=100KHZ L=2mH CIN=22F Rp=75k 10LED 180200220240260 600 650 700 750 800 15LED ILED(mA) VAC(V) 10LED FS=100KHZ L=1mH CIN=22F Rp=75K 220VAC 应用应用 PT4107 LED颗数与电压、电流LED颗数与电压、电流 8899110121132 200 240 280 320 360 400 15LED ILED(m A) VAC(V) FS=100KHZ L=1mH CIN=22u

34、F Rp=47K 10LED 8899110121132 600 640 680 720 760 800 10LED ILED(mA) VAC(V) FS=100KHZ L=1mH CIN=22F Rp=47k 5LED 110VAC 应用应用 PT4107 PT4107应用指南应用指南1 PT4107应用指南应用指南2 PT4107应用指南应用指南3 PT4107应用指南应用指南4 自助设计查询表，简便快捷自助设计查询表，简便快捷 18W日光灯应用方案日光灯应用方案 PT4107 PT4107 LED日光灯日光灯 PT4107 LED日光灯性能参数日光灯性能参数 22W吸顶灯应用方案吸顶灯应

35、用方案 PT4107 PT4107 22W吸顶灯吸顶灯 PT4117通用高亮通用高亮LED 驱动驱动IC 特点 高效率：90% 宽输入电压范围：从18V 到450V 以恒定电流方式驱动LED 支持毫安级到安培级的输出应用 支持一个到上百个LED 的驱动应用 支持低频0-100%可变占空比的数 字脉冲调光功能 支持线性调光功能 采用频率抖动减少辐射EMI 干扰 PT4117 能被设定最高以300kHZ 的固定频率控制外部功率MOS 管 的导通，以恒流的方式可靠地驱动 LED 串 NEW LED的隔离驱动的隔离驱动 PT2202隔离式隔离式LED照明驱动方案照明驱动方案 PT2202LED照明驱动

36、照明驱动DEMO AC 85245V输入输入DC 124W恒压恒流输出 效率 恒压恒流输出 效率 70%80% 功率因数功率因数 0.9 阻容降压阻容降压 C1为降压电容器，D2为半波整流二极管，D1在市电的负半周时给C1 提供放电回路，D3是稳压二极管，R1为关断电源后C1的电荷泄放电 阻。当需要向负载提供较大的电流时，可采用桥式整流电路。 在50Hz的工频条件下,一个1uF的电容所产生的容抗约为3180欧姆。 当220V的交流电压加在电容器的两端,则流过电容的最大电流约为 70mA 。 为保证C1可靠工作，其耐压选择应大于两倍的电源电压。 脉冲恒流源脉冲恒流源 驱动驱动IC新发展新发展 脉

37、冲恒流源，其电流脉冲的频率和占空比可以调 整，该驱动器提供恒定的电流充分可控，所以可 以根据LED的性能调节最大的流过LED的电流， 使得LED的发光量增加。由于采用脉冲供电， LED处于间歇工作的状况，延长了大功率LED的 使用寿命。另外，该驱动器是高频工作，充分利 用了LED内萤光粉的余辉效应，不但不会有光的 闪烁现象，还进一步提高了LED的发光效率。所 以，这类的驱动器，将会提高大功率LED的光通 量。 带功率因数校正功能带功率因数校正功能LED驱动电路驱动电路 LED功率功率 LED按照功率和发光亮度可以划分为大功率LED、高亮度LED及普通 LED。一般来说，大功率LED的功率至少在

38、1W以上，目前比较常见 的有1W、3W、5W、8W和10W。已大批量应用的有1W和3W LED， 而5W、8W和10W LED的应用相对较少。大功率LED被称为“绿色光 源”，它将向大LED电流(300mA 至1.4A)、高效率(60至120 流明/ 瓦)、亮度可调的方向发展。 恒流驱动和提高LED的光学效率是LED 应用设计的两个关键问题 。 LED驱动只占LED照明系统成本的很小部分，但它关系到整个系统性 能的可靠性。目前，LED驱动方案主要定位在中高端LED照明和灯饰 等市场。灯饰分为室内和室外两种，由于室内LED灯所应用的电源环 境有AC/DC和DC/DC转换器两种方式，所以驱动芯片的

39、选择也要从这 两方面考虑。 选择输入电容器选择输入电容器 输入电容帮助稳定电源的输入电源阻抗，若 没有输入电容，开关式电源以脉冲形式自输入端 汲取电流时，就会在输入电源线路上产生很大的 电压纹波，进而冲击到系统的其余部份。建议使 用较小F的陶瓷输入电容，但设计人员可以使 用更大的电容值，没有任何限制。较小的电容值 可以节省电路板面积和成本，但会增加输入的纹 波电压。在不增加输入电容的前提下，减少输入 纹波电压的方法之一是提高驱动器的开关频率， 这可通过减少电感值来完成；在较高的开关频率 下，电容阻抗变得较小，这能降低纹波电压。 选择输出电容器选择输出电容器 开关式升压转换器的输出电容会直接影响

40、输出纹波电压， 但输出电压对于白光LED驱动电路并不重要，因此可以使 用较小电容量输出电容器。小的输出电容确实会造成很大 的纹波电压，它会让白光LED出现很大的纹波电流。幸好 纹波电流并不会对白光LED造成什么影响，显示器亮度是 由白光LED平均电流决定，任何频率在100Hz以上的纹波 电流都不会被眼睛察觉。输出电容器最好是使用陶瓷电容 器，它的电压额定值应选高于LED串电源电压的两倍，在 系统故障情形下，输出电压会上升0.5-1倍，虽然陶瓷电 容在两倍的额定电压下才会烧坏，对于长期使用或可靠性 很高的产品，最好使用电压额定值较高的输出电容器。 采用低ESR(等效串联电阻)陶瓷电容器,以最大限

41、度的减小 输出波纹，采用X5R 或X7R 型材料电介质,这是与其它电 介质相比，这些材料能在较宽的电压和温度范围内维持其 容量不变。对于大多数高的电流设计,采用一个4.7 至10uF 输出电容就足够了，具有较低输出电流的转换器只需要采 用一个1 至2.2uF 的输出电容器。 镇流电感器的选择镇流电感器的选择 电感器是这个电路中的关键元件，合格的电感能保证 恒流源在宽的工作电压下有相对稳定的恒流值。影响电感 质量的重要因素是磁性材料，建议采用锰锌4000，居里点 400的磁性。磁性电感的最大缺点是很容易产生硬饱和， 这在用户的设计中经常发生。一旦发生磁饱和后果往往是 灾难性的，会瞬间烧坏芯片或L

42、ED。因而，推荐按表数值 选择电感，尤其注意电感的饱和电流一定要不小于表中的 值。一般饱和电流小的电感铜线较细，Q值也较小，这种 电感即是没发生磁饱和稳流效果也会很差。 电感内阻与二极管电感内阻与二极管 选择合适的电感内阻，内阻是电感发热的主要因数，从而 提高线路效率；选择合适的电流值，有时体积和成本是制 约主要因数，但是还是要大于峰值电流的2 倍(通常在 65%)，就算在板级空间十分珍贵的情况下也要保证30% 预留空间余量，这样可以有效的减小内阻，减小发热量； 应用中采用一颗相对较大体积的电感器可以获得3%至4% 的效率提升。 电源的逆向电压保护二极管，它需要和电感相同的峰值电 流额定值，逆

43、向电压额定值必须大于LED两端的电压。正 向电压很小的肖特基二极管可以提供最高效率。 超快恢复型二极管，反向恢复时间(trr)为50 ns或更小。如 使用速度较慢的二极管（例如UF4005，trr = 75 ns），但 在导通时这会造成更高的反向恢复电流尖峰并降低效率。 恒流驱动与散热的考虑恒流驱动与散热的考虑 就电子系统设计而言，工程师在设计LED恒流驱动电路时首先要了解LED的 恒流参数。目前LED芯片的制造商很多，国内外LED的差异主要在于相同电 参数的情况下，流明数可能不同，因此设计工程师要清楚地认识到LED功率 并不是决定发光效率的唯一参数。例如，同样是1W的LED，有的LED可以达

44、 到40流明的亮度，而有的只能达到20流明的亮度，这是因为LED光学效率还 取决于材料和制作工艺等诸多环节。 有些设计工程师为提高发光效率而采取加大驱动电流的办法，例如，对于同 一颗1W LED，加大驱动电流后，亮度可以从20流明提高到40流明，但是 LED的工作温度也相应升高了。一旦温度超过LED的限温点，就会影响LED 的寿命和可靠性，这是设计恒流驱动过程中需要注意的重要问题。 此外，LED照明系统的光学效率不仅仅取决于LED恒流驱动方案，还与整个 系统的散热设计密切相关。为缩小体积，某些LED恒流驱动系统将LED驱动 电路与散热部分贴近设计，这样容易影响可靠性。 一般来说，LED照明系统

45、的热源基本就是LED灯本身的热源，热源太集中会 产生热损耗，因此LED驱动电路不能与散热系统紧贴在一起。建议采取下列 散热措施：LED灯采用铝基板散热；功率器件均匀排布；尽可能避免将LED 驱动电路与散热部分贴近设计；抑制封装至印刷电路基板的热阻抗；提高 LED芯片的散热顺畅性以降低热阻抗。 LED散热是个大问题散热是个大问题 LED 是个光电器件，其工作过程中只有15%25%的电能 转换成光能，其余的电能几乎都转换成热能，使LED 的温 度升高。在大功率LED 中，散热是个大问题。例如，1 个 10W白光LED 若其光电转换效率为20%，则有8W 的电能 转换成热能，若不加散热措施，则大功率

46、LED 的器芯温度 会急速上升，当其结温（TJ）上升超过最大允许温度时 （一般是150），大功率LED 会因过热而损坏。因此在 大功率LED 灯具设计中，最主要的设计工作就是散热设 计。 另外，一般功率器件（如电源IC）的散热计算中，只要结 温小于最大允许结温温度（一般是125）就可以了。但 在大功率LED 散热设计中，其结温TJ 要求比125低得 多。其原因是TJ 对LED 的出光率及寿命有较大影响：TJ 越高会使LED 的出光率越低，寿命越短。 带冷却系统的带冷却系统的LED灯灯 标准插口标准插口 AC/DC/恒流 冷却系统 发光体 恒流 冷却系统 发光体 功率因数功率因数 功率因数是加在

47、负载上的电压和电流波形之间的相角余弦（若电压波 形与电流波形的相角差为，则cos便是电源的功率因数）。当加 在负载上的电压和电流波形相位一致时(即相角差=0)，则功率因数 cos=1是理想的情况；当加在负载上的电压和电流波形相角差为 90时（即=90），则功率因数等于零（处于最小值）；通常， 电源的功率因数处于0到1之间,即0cos1，可用百分数表示。 加在负载上的电压和电流波形之间存在相位差导致的结果之一是供电 效率降低，即产生所要求的电力需要输入更大的电力。导致的另外一 个结果是电压和电流的波形差产生过多的高次谐波。大量的高次谐波 反馈到主输入线（电网），造成电网被高次谐波污染。同时，这种

48、高 次谐波也会扰乱控制系统里的敏感低压电路。 交流系统里实际功率等于视在功率乘以功率因素。目前，基本上所有 的电源都有功率因素的指标，我国传统的节能灯功率因素为0.5。 多颗多颗LED串并联布线设计思考串并联布线设计思考 多串多并LED布线设计思考：各串LED交越布列。 优点：1）有利整灯亮度均匀； 2）如有1-2个LED开路，不会造成某个区域暗淡； Alec 参考资料参考资料 低压差线性稳压器的选用技术颜重光低压差线性稳压器的选用技术颜重光 手机背光驱动技术的新演变技术颜重光手机背光驱动技术的新演变技术颜重光 手机相机的低压闪光灯驱动电路设计及器件选择指南颜重光手机相机的低压闪光灯驱动电路设计及器件选择指南颜重光 LCD显示屏的器件选择和驱动电路设计颜重光显示屏的器件选择和驱动电路设计颜重光 http:/www.ed- 便携产品电源芯片的应用技术颜重光便携产品电源芯片的应用技术颜重光 TFT-LCD背光设计策略颜重光背光设计策略颜重光 背光及照明用背光及照明用LED驱动驱动IC技术市场分析颜重光技术市场分析颜重光 感谢王新成应用经理、胡黎强设计 经理参与本PPT编写！ 感谢王新成应用经理、胡黎强设计 经理参与本PPT编写！ Thank You !Thank You ! 021-54278989-304 13701600663