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长春代孕价格_白光LED串联与并联驱动方案

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  白光LED可以采用串联,也可采用并联连接方式,两种解决方案各有优、缺点。并联方式的缺点是LED电流及亮度不能自动匹配。串联方式可以保持固有的匹配特性,但需要更高的供电电压。红光LED和绿光LED的正向压降为1.8~2.4V(典型值),一些常用电池即可提供足够高的电压,直接驱动这些LED。然而,白光LED的正向压降为3~4V(典型值),故通常需要一个独立电源供电。

  在串联配置中,LED的数量受驱动器的最高电压限制。若最高电压为40V,在串联配置中根据白光LED的正向电压,这一最高电压最多能够驱动10~13个白光LED,驱动电流的范围是连续状态的10~350mA。这种配置的优势是串联白光LED可以用单线传输电流。其缺点是:当PCB空间受限时(特别是高功率时),铜导线上的电流密度是个问题,而且如果在串联模式中一个白光LED发生故障,所有白光LED都将被关掉。但是,从设计角度看,如果有屁个白光LED,就要将电池电压提升到n×UF,所以必须采用升压结构。可以利用电感元件精确地监控电流斜率,从而限制由菲受控瞬间电流产生的EMI。典型的升压拓扑结构如图1所示。

  图1 基于电感升压变换器的LED驱动器

  在并联配置中,特定阵列中的白光LED数量受到驱动器封装水平和连接器引脚数量的限制。另外,在白光LED并联时,必须对每个白光LED进行电流控匍,以确保各白光LED之间的匹配非常适合特定应用场合。实际上,两个白光LED间电流流不一致的程度超过10%以上时,将影响彩色LCD显示图像的质量(白光LED作为LCD的背光源)。在串联配置的两个白光LED中并不存在两个白光LED电流不一致的问题,因为流过两个白光LED的电流是相同的。

  此外,并联配置能够利用电荷泵技术,用2个陶瓷电容将能量从电池传输到白光LED阵列。除了电荷泵变换器以外,每个白光LED控制器还包含一个电流镜像,此电流镜像的性能是白光LED间良好匹配的关键。基于电荷泵的LED驱动器框图如图2所示,基于电池和专用电流源进行能量转换和调节的电荷泵,在进行电流源优化设计后可使白光LED电流不受正向电压和输入电源变化的影响。

  图2 基于电荷泵的LED驱动器框图

  另一方面,因为电荷泵是基于电压变换的,所以电荷泵的输LED封装及照明品牌大厂亿光董事长叶寅夫表明,各国政府意识到LED路灯节能作用,“装上去立刻省电费”,纷繁以方针推进。出电流本身不是自动控制的,需要在芯片设计阶段特别慎重,以免在电路工作中出现大量EMI。EMI问题不仅限于电荷泵结构,如果芯片设计不良,或电感的质量不足以防止EMI时,电感式升压变换器更容易产生EMI问题。尤其是由于成本原因使得电感没有进行屏蔽时,大量电磁场会因为线圈和磁芯泄漏而辐射到环境中。在设计初期使用恰当的屏蔽电感器比重新设计PCB布局和布线来解决EMI问题更有效。

  同样地,采用最好的陶瓷电容比在项目接近完成时检查设计更加重要,虽然起初看起来设计的电路成本可能高一点。比如,低成本的电容(ESR=1Ω)会在输出200mA的LED驱动器电源端UBAT产生500mV的毛刺,这是PCB布局难以弥补的致命问题。

  尽管设计一个能够在任何正向电流和配置情况下驱动白光LED的电路在技术上是可行的,但成本十分昂贵。开发一种处理特定需要、具有合理的额外特性或技术容限的驱动电路更经济有效,所以市场上出现了各种系列的LED驱动器。另外的一个趋势是采用微型封装技术减小应用于LED驱动器的芯片尺寸,新的芯片大小是2mm×2mm,仅0.55mm厚,能进一步地减少占板面积。多家公司组建了“LED照明规范光组件检测联合实验室”,用于检测公司内部及联合提案公司的规范光组件商品。

  日前的技术趋势是通过改进材料和封装来改进LED,以减小相同工作电流下的正向压降,并最终能够直接用单节带电流源的锂离子电池驱动LED,并控制LED电流。红色和琥珀色LED已实现了上述目标,雨一些白色LED的最大正向电压已接近3.2V。下一步将是设计出新的变换器,以使采用这种低UF的LED获得最高效率。

  无论是并联方式还是串联方式,大多数便携式电子设备的电池电压都不足以驱动LED,所以需要升压变换器。电荷泵利用电容实现电压转换,以提供高于电源电压或与电源电压反向的输出电压。电荷泵内部结构相对复杂,但外部元件可能较少,尺寸小,成本低。电荷泵用电池电压对电容器进行充电,然后利用电容器“存储”电能,提供高于电源电压的输出电压。它需要使用数个开关对电容器进行正确连接。其内部复杂度有所这种热心致使多个当地政府都在拟定规范的杂乱局势。多头设置规范组织,多头进行规范拟定,怎么能不乱呢?”华树明说。提高,但外部元件可能较小。电荷泵是一个电压源,其数值取决于电容和开关数量。因此,在不大幅提高复杂度的情况下,达到较高输出电压更为困难。在这种情况下,要对LED进行并联而不是串联;要确保LED电流的稳定,可通过附加电流源或限流电阻对LED电流进行匹配,以确保LED之间的电流差异微乎其微。当精确度处于次要地位时,最好使用限流电阻来减少连接数量并降低复杂度。电荷泵的主要缺点在于其效率低。开关和电容器的数量决定了电荷泵的增益,此增益通常为1.5倍压或2倍压。理想效率的算法如下

  实际上,UOUT不可能等于N×VIN,因为确保内部电路正确偏置的最小压降在于驱动器本身,图3显示了电感升压变换器(此处为NCP5006)与两倍压的电荷泵之间的效率差别。

  图3 效率与电池电压的关系曲线

  基于电荷泵的白光LED驱动器限制电源电压通常为5.5V或6Y,由其构成的电路仅需要一种电源电压。而基于电感升压变换器的白光LED驱动器,因某些电感升压变换器与电感器无须连接到同一个电源上,如采用NCP5006、NCP5007构成的电路的电源电压为5.5V,但是由于功率开关的最高电压均为22V,则电感器就需要更高的电源电应。

  基于电荷泵的白光LED驱动电路的一个重要的参数是LED驱动器产生的噪声,因为电容器要进行充、放电,所以电荷泵是大电流毛刺的来源。如欲减少这种影响,则必须设置高质量的输入滤波电路。由于基于电感式升压变换器的白光LED驱动器存在有电感,故会引起电磁干扰(EMI)。通常情况下,改变开关频率可减少干扰,但是频率值取决于变换器的工作条件。

  采用电感式升压变换器及电荷泵构成的典型LED驱动器的参数比较如表1所示。

  表1采用电感式升压变换器及电荷泵构成的典型LED驱动器的参数


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