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发光二极管LED的两种驱动方案

时间:2019-10-29 来源: 关键字:二极管   LED   

LM393比较器监测LED串的低侧电压,并使能降压稳压器(CAT4201)或线性稳压器(CAT4101)。

如果此驱动被置于LED旁,额外的热量会使LED以更高的温度运行,从而减少其寿命。降压(或buck)转换器效率高,产生的热量很少,但是开关式方案需要一只电感和一个肖特基二极管。这个方案也会产生噪音,尤其是当供应电压快降至LED正向电压时。在汽车应用中,射频干扰(RFI)是一个重要的考虑因素。建议在开头式转换器前面置放EMI/RFI 滤波器,以阻止高频转换产生的噪音返回电源,因为它有可能干扰到AM/FM波段收音机等设备。

在降压变换器性能不良,用尽余量时,线性驱动器的运行则是最佳的。为避免劣势,发挥两种方案的优势,可以采取将线性与降压相结合的方案,在保证效率的同时将转换噪音降至最低。

理想情况下,电池电压的波动幅度很大。如汽车应用场景下(8v至17v),线性/降压驱动器能提供所需的较低噪音运行环境和较高的效率。当应用电压升至限值以上时,LED驱动器则转换为降压模式,从而避免线性驱动器过热。

本文中的电路可单独选择每个LED驱动器在开关模式和线性模式之间切换时的可调电压阈值,并有额外迟滞以确保转换顺利进行。图1显示的原理图采用了安森美半导体公司 的CAT4201 350-mA降压驱动器,以及CAT4101 1A恒流LED驱动器,图中也显示了逻辑比较器。较常见的降压结构有一个高侧开关和一个低侧二极管,CAT4201则不同,它互换了这些器件。

与典型的降压开关器相同,当开关接通时,流经感应器L和LED的电流会增加,直至达到峰值,即:LED平均电流的两倍。之后开关关闭。已充电的电感会迫使电流继续流经肖特基二极管D1及LED,直到其值变为零。而后该循环又开始重复。这一开关式运行被称为临界导通模式。

R1/R2电阻分压器产生出相当于负极电压几分之一的V+.如果比较器(LM393)的输入电压高于固定的基准电压值2.5V,则输出为高;OUT为低,禁用线性驱动器而使能降压转换器。如果V+低于基准电压,则比较器输出为低,使能线性驱动器而禁用降压转换器。反馈电阻器R5增加了0.6V的迟滞,即一旦负极电压超过3.6V,降压转换器就会起动;当负极 电压降至3V以下时,线性驱动器则会接手。注意,如果LM393的另一半没有用于其它LED电源,更好的设计方法是将LM393上所有未用的输入和输出引线都接地。

显示了单用降压转换器,以及线性/降压驱动器合用时的LED电流调节情况。与单用降压转换器相比,线性/降压驱动器可将LED电流调节扩展至低于8V的电源电压,即使电池电压继续下降,它也能使LED保持点亮。电源电压低于11V时,仅用降压转换器会损失其精度,并产生回到电源的更多开关纹波电流。EMI滤波器更难以抑制较低频率下的纹波电流。另一方面,在相同的供电电压范围内,线性驱动器则提供了更高的调节和无噪音运行环境。

尽管增加了元件数,但对于要求低噪音性能与扩展电源区间的应用,线性/降压联合方案还是有价值的。可以设置线性到降压的过渡电压值,以获得最佳散热性能。

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