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LED的电感升压变换器

时间:2019-10-22 来源: 关键字:LED驱动电路   电池供电   背光照明   

现在大街上随处可见的LED显示屏,还有装饰用的LED彩灯以及LED车灯,处处可见LED灯的身影,LED已经融入到生活中的每一个角落。基于电感升压开关型变换器的LED驱动电路广泛应用于电池供电的消费类便携电子设备的背光照明中。电感升压变换器基本电路拓扑主要由升压电感器(L1)、功率开关MOSFET(VT1)、控制电路、升压二极管(VD1)和输出电容器(C0)组成。

电感升压变换器基本电路及工作原理在便携式设各中所使用的DC/DC升压变换器,其控制器和功率MOSFET (VT1)一般都是集成在同一芯片上,有的还将升压二极管(VD1 )也集成在一起,从而使外部元器件数量最少。

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当控制器驱动VT1 导通时,VD1截止,L1中的电流不能突变,只能从零开始缓慢线性增加,并且电源在L1中储存能量夕咆流通过L1和VT1 返回到电源负端。在此过程中,输出电容C。给负载(Z)供电,如图(b)所示。

当控制器使VT1截止时, L1上的感应电动势(左负右正)使VD1正向偏置而导通, L1释放所储存的能量,电流逐渐减小。在此过程中,电感器L1中的储能与顺极性的输入电压共同给负载供电,同时对C1进行充电,如图1(c)所示。

在电感升压开关型变换器中,输出电压Vo与输入电VIN之间的关系为:

式中:D为开关占空比。

从式(1)可知,由于D 《1,(1 -D)《1,故Vo》VIN。占空比D越大,Vo也就越高。Vo与VIN之比被称为变换器的升压比。

主要优点及不足

基于电感升压变换器的 LED 驱动电路大多被用于驱动若干个相串联的LED(有的也可以驱动先串后并的LED阵列),其主要优点如下:

一是效率高,一般达80%~85%,比电容升压变换器约高20%。

二是在驱动串联配置的LED串时,由于通过各个LED 的电流相等,从而可保证LED的亮度一致。

三是电感升压开关稳压器通常被设置为一个恒流源,在较宽的电池电压范围内能保持LED亮度不变。

但是多电感升压变换器也存在一些不是,具体表现在以下几个方面:

一是尺寸太,价格较高。二是在驱动串联配置的 LED串时,LED 的数量受到限制,通常其约40V的最高输出电压最多能够支持10~13个白光LED,不仅使PCB铜导线上的电流密度成为一个问题,而且只要有一个LED出现开路,其他所有的LED将会熄灭。三是EMI比较严重。现在的LED灯或许会有一些问题,但是我们相信随着科学技术的快速发展,在我们科研人员的努力下,这些问题终将呗解决,未来的LED一定是高效率,高质量的。

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