LED直流驱动电路设计新方法

　　0 引言

　　虽然大功率LED现在还不能大规模地取代传统光源 ,但它们在室外照明方面有着越来越广泛的应用 ,而LED的环保、节能、高效等优点需要一款适合的LED驱动器来保证 ,本文重点介绍一种用于直流系统的恒流驱动器设计新方法。

　　1 PWM开关恒流驱动方式

　　LED驱动只占直流照明系统的很小一部分 ,但它关系到整个系统的可靠性。现在市场上的LED 驱动器有很多种 ,有电阻限流型、恒压型、线性恒流型、PWM开关恒流型等 ,经过对比测试 ,本电路选择了PWM开关恒流驱动方式。此种方式是利用串联在电源回路的开关管及储能电感、电容组成高效的恒流驱动电路 ,输出的电流是恒定的 ,而输出的直流电压却随着负载阻值的不同在一定范围内变化 ,负载阻值小 ,输出电压低 ,负载阻值越大 ,输出电压越高。这种恒流驱动方式适应了LED 电流型特性 ,在温度变化或由于其他原因使LED的 PN结压降出现变化时 ,能够保证LED的恒流点亮 ,不会损坏LED,并能延迟其光衰。

　　2 电路设计原理

　　本设计是一种带温度保护的LED 恒流驱动器 ,包括大功率LED 光源、直流电源、防反接电路、PWM控制电路、温度检测电路及续流电路。直流电源通过防反接电路连接 PWM控制电路和温度检测电路 ,温度检测电路与续流电路分别连接 PWM 控制电路 ,大功率LED光源与 PWM 控制电路及温度检测电路相连。其中 ,直流电源(DC12V )经防反接电路给 PWM控制电路和温度检测电路供电 ,PWM 控制电路和续流电路为大功率LED 光源提供稳定的设定的电流 ,温度检测电路及时检测大功率 LED 光源的工作温度 ,反馈控制 PWM 控制电路 ,从而使大功率LED 光源工作在安全的温度范围内。

　　参见图1,一种带温度保护的LED 恒流驱动器 ,包括大功率LED光源 6、直流电源1、防反接电路 2、PWM控制电路4、温度检测电路 5 及续流电路 3。直流电源1(DC12V )经防反接电路 2 给 PWM 控制电路4 和温度检测电路5 供电 ,PWM控制电路4 和续流电路3 为大功率LED光源6 提供稳定的设定的电流 ,温度检测电路5 及时检测大功率LED 光源 6 的工作温度 ,反馈控制 PWM控制电路4,从而使大功率LED光源6 工作在安全的温度范围内。

　　图1 恒流驱动器的组成

　　参见图2,其电路构成如下:

　　(1) 直流电源1 (蓄电池或太阳能光伏电源) :DC12V。

　　(2)防反接电路2 由D1 和 C1 组成 ,其工作原理是:电源经单向导电二极管D1、滤波电容 C1 为 PWM控制电路4、续流电路3 和温度检测电路5 提供电源。

　　(3)恒流电路由 PWM控制电路 4、温度检测电路5、续流电路 3 组成 ,具体是由 U1、R1、L1、C2、D2、LED1～LED组成。其中电阻 R1 起负载回路电流检测反馈作用 ,L1、C2、D2 组成续流电路 3,U1 为 PWM控制电路4。

　　(4)温度检测电路 5 由集成电路 U2、电阻 R2 及R3、温度传感器 RT、电容 C3、C4 及 C5 组成。其中U2、R3、RT、C4、C5 组成多谐振荡器电路 ,温度传感器RT的阻值随LED光源的温度变化而改变 ,从而改变多谐振荡电路的振荡脉冲的占空比。

　　图2 　驱动电路原理图

　　U2的3脚输出改变后的振荡脉冲，经R2、C3滤波送入PWM控制电路4(集成块U1)的3脚，从而控制了流过LED光源的电流值，通过LED光源的电流Io有以下公式可以计算：Io=0.1RT/R3/R1.通过温度传感器RT控制流过LED光源的电流，实现了将LED光源的温度限定在安全的设定范围内。

　　所述直流电源1为DC12V时，所述大功率LED光源6采用2个1WLED串联，还可以采用1个1WLED或3个1W LED串联的形式。

　　3 结论

　　通过温度保护和恒流功能，本电路设计减缓了高温和强电流对大功率LED光源的冲击，从而延长了LED的使用寿命;其特别适用于以大功率LED作光源的直流照明系统。

编辑：Cedar