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超低压差高效率线性LED 恒流驱动器

来源:华强LED网 作者:LED-Shen 浏览:1893

标签:

摘要: 本文主要为大家介绍一款超低压差高效率线性LED 恒流驱动器。1Axxx系列是一简单的定电流组件,非常容易使用在各种LED照明产品。其具有绝佳的负载与电源调变率和极小输出电流误差,1AXXX能使LED的电流非常稳定,甚至在大面积的光源上,电源及负载波动范围大时都能让LED亮度均匀一致, 并增长LED使用寿命。

本文主要为大家介绍一款超低压差高效率线性LED 恒流驱动器。1Axxx系列是一简单的定电流组件,非常容易使用在各种LED照明产品。其具有绝佳的负载与电源调变率和极小输出电流误差,1AXXX能使LED的电流非常稳定,甚至在大面积的光源上,电源及负载波动范围大时都能让LED亮度均匀一致, 并增长LED使用寿命。除了支持宽广电源范围外,1Axxx的VDD  脚可以充当输出致能(OE)功能使用,可配合数字PWM控制线路,达到更精准的灰阶电流调整应用。

当 VDD and Vp 脚短接在一起时,1Axxx极小工作电压的特性能当做一个二极管(CRD)来使用。这个功能使1Axxx在应用上非常容易。就像一颗二极管一样,当这二极管应用在一串LED时,即能使电流恒定。在高压电源和低LED负载电压的应用场合,多个1Axxx能够串接使用来分摊多余的电压。这独特过高电压的分摊技术,非常适合在更宽广电源电压范围的应用,而此特性是其它厂家的芯片所没有的。

芯片特性
1.10-75mA  单信道定电流驱动器
2.固定电流设计,不需要外加电阻设定电流
3.宽广电源设计, 不需另外提供电源
Vdd正常工作电压范围3V-17V
4.Vp正常工作电压范围0.4V-17V
5.IC承受功耗典型250MW,最大极限350MW
6.VDD脚可做PWM  调光
7.电位爬升时间/电位下降时间2uS/2uS
8.工作温度-40℃  - 120℃
9.高电压应用时芯片可串接使用* (单信道型态可串接)

10.信道与信道间输出电流差异低于±3%
11.负载调变率1%/V

应用范例

PWM 调光应用:PWM可以直接驱动电源驱动,也可以串接MOS在恒流线路内驱动。在有些时候需要ON/OFF设计,直接切电源是一种好的选择。

照明应用:照明LED驱动电压适应值符合封装要求,对于串接的LED数量无限制,驱动电压在符合恒流源压差的情况下无限制。

并联应用,恒流源是可以多数量并联使用的,并联使用数量不受限制。特备是在大电流情况下,多数量并联可以分散发热量,保证恒流器件工作在合适的环境下。

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高电压应用

1Axxx系列是线性恒流源IC,好处是有非常低的恒流压差,维持在低电压驱动有着最好的驱动效率。但是有些情况需要工作在高电压环境,IC发热量会增大,因此在这些设计中尽量选择SOT89封装,借助PCB做好散热设计。还可以采用高压功率管分担热量及耐压上的不足。在有些应用场合电阻分压也是不错的选择。这样设计使得IC也能很好的工作在大功率或者高电压应用中,IC起到电流恒定关键作用。

电压钳位选择三极管或者MOS都是可行的方案,需要多高的耐压和辅助散热量,斟酌可选择的功率器件。原理就是把恒流源芯片输出耐压限定在有限的范围内,IC本 身工作电压不建议超过10V,或超过耗散功率值。超出的功率由钳位功率器件承担。在设计电压几十伏,可选择 小功率常用三极管。例如:945、9014、8050等等,基本耐压可增加到40V。只是为了提高耐压,2N5551可提升到160V。


R1取电可选择在某颗LED之间,也可以直接取自Vcc。D1和D2维持一个顺向电压,保证三极管正常打开,射极电压钳位在一个毫伏级水平,保证恒流源高效工作,此设计最合适瞬间波动需要瞬间高电压场所。如果是三极管长期工作在一个高跨接电压下,会影响整体线路效率,不建议这样设计。

见下图参考设计,这里有几款LED日光灯参考设计。1.2m灯管在220V市电整流滤波后,采用270pcs  LED 90pcs LED并联设计。恒流源IC决定总的电路电流值,假设每串需要20mA电流值,恒流源选择1A60规格。假设每串设计在18mA,恒流源IC选择1A55。当设计是110V市电情况,同样270pcs LED,45pcsLED串联6并联设计,假设每串需要20mA电流值,恒流源选择1A120规格。假设每串设计在17-18mA,恒流源选择1A100。

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LED日光灯设计越来会重视成本,有LED数量减少趋势,在设计时最好的方式是减少并联,不合适减少串接颗数。因为,市电电压决定了LED串接数量,LED数量保证正常的市电浮动范围后,数量不能随意减少或者增加,总的光通量和成本博弈要在LED选择上下功夫。LED在多数量串接设计时,PCB一定要网格分布布线方式,因其LED正向电压偏差的累计90cps多数量偏差会很大,致使每路电流值不能平均,按照网格化设计方式后,各电位短接可以抵消因个别LED正向电压偏 差带来的偏差,得到均等的恒流效果。当然也可以每路都使用恒流源,灯具设计成本会略有上升。

在市电高压设计中,13000系列是不错的选择,不过三极管散热条件没有MOS好,MOS例如 1N60等都是很好的选择,三极管设计成本会稍低一点。    市电电压会有浮动,浮动范围承受在功率管上,要获得到较高的效率,要有合适的LED数量保证。当电压浮动范围低于工作范围,会失去恒流状态,驱动电流会因此降低,但是不会因此损坏器件,相对还是比较安全。最终目的要效率还是要更大的适应电压范围,通过串接LED数量调整。当电压超限,NTC有着至关重要的作用,要将它置于灯具内发热量最高的位置。

每一款电路都有他的优缺点,假定你的设计对成 本要求很高,这可能是最好的设计选择,总成本 并不高,可与阻容降压媲美,而且电流稳定可靠 很多。

分布式恒流架构,广泛应用于LED多组串接设计中。比如,路灯、日光灯等,属于高性能,高稳定LED驱动架构。

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分布式恒流就是,在各并联支路点均设计独立的恒流源,从而管理、维持、控制支路与整体线路稳定的工作。在使用上可视为一个完整的线路结构,分布在线路各节点、支路点的恒流驱动技术。分布式恒流技术设计LED产品,有非常高的恒流精度和线路稳定性。在当前,LED产品宣称与实际使用寿命有较大差距,在驱动线路设计技术积累有限的情况下,评估产品寿命与实际使用存在距离,电源占主要因数。驱动线路稳 定性直接影响产品整体稳定,分布式恒流有着独有的优势。保持支路和整体线路电流稳定,还要能方便的控制管理支路和整体线路工作,这是分布式恒流技术的包含范围。驱动LED需要恒流,但是电流的大小取决于应用环境,LED照明智能化发展是以后的关键,分布式恒流技术充分预留智能化接口。

分布式恒流技术特点是,让AC电源部分继续采用传统的开关电源,恒压供电方式。开关电源技术积累会给LED电源设计创造品质条件,虽然加速老化评估电源寿命是一种计算方式,和批量开关电源长期技术积累还是有保障的多。分布式恒流架构,在小功率设计中会有成本压力,但是稳定性远远优于整体恒流架构。需要你的性价比权衡。分布式恒流架构在大功率设计中优势明显,例如设计路灯,电源选择可为客户节省30%以上费用,支路恒流不到1元,成本优势非常明显。

路灯参考设计  路灯设计采用1Axxx系列IC是非常成熟的方案,假定设计需要350mA电流,请选择1A350规格,这款低压差恒流源从10-75mA规格齐全。80-350mA的IC正在开发中。。。采用分布式恒流架构设计路灯,变得非常简单,每一个支路使用一颗恒流源,再多支路并联,支路串接LED 数量与选择的电源电压要匹配。开关电源选择传统恒压电源,当选择是24V时,每支路串接LED 7pcs;当选择是36V时,每支路串接LED 11pcs;当选择是48V时,每支路串接LED 15pcs。一般无需要调试,连接即 可工作。选择批量的电源板,免除设计开关电源工作及设计风险。

根据LED 实际情况适当做部分微调,最佳的方式是调整开关电源输出电压,追求完美设计。

型号 厂商 价格
EPCOS 爱普科斯 /
STM32F103RCT6 ST ¥461.23
STM32F103C8T6 ST ¥84
STM32F103VET6 ST ¥426.57
STM32F103RET6 ST ¥780.82
STM8S003F3P6 ST ¥10.62
STM32F103VCT6 ST ¥275.84
STM32F103CBT6 ST ¥130.66
STM32F030C8T6 ST ¥18.11
N76E003AT20 NUVOTON ¥9.67
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