大功率照明的LED驱动器选择

2021-04-28

大功率照明的LED驱动器选择

我一直记得使用(yòng)LED并用(yòng)面包板電(diàn)源或電(diàn)池驱动它们。对于以低電(diàn)压/電(diàn)流驱动的小(xiǎo)型LED，您可(kě)以使用(yòng)任何電(diàn)源驱动它们。对于包括白光LED在内的大功率LED，您的照明系统需要进行更复杂的调节，以确保在系统中的每个LED上均能(néng)稳定地注入電(diàn)流和電(diàn)压。

虽然您可(kě)以通过几个组件的反馈来手动构建稳压器，但使用(yòng)LED驱动器来控制系统要容易得多(duō)。这些组件专门设计用(yòng)于為(wèi)LED提供高效率的DC電(diàn)源。这里是一些為(wèi)您的下一个高功率照明系统选择LED驱动器的技巧，以及一些在市场上可(kě)以找到的示例组件。

為(wèi)什么要使用(yòng)LED驱动器？

将LED驱动器视為(wèi)集成電(diàn)源稳压器，专门设计用(yòng)于以可(kě)调的電(diàn)流（電(diàn)压）提供恒定電(diàn)压（電(diàn)流）。对于大功率照明系统，您可(kě)以集成LED驱动器来控制LED功率输出，这是您的调节策略的一部分(fēn)。上游调节器级将高输入電(diàn)压（通常為(wèi)交流市電(diàn)或高直流電(diàn)压）转换為(wèi)较低的直流電(diàn)平。

通过调整LED驱动器的输出功率，可(kě)以调整LED的亮度。高功率LED驱动器通常可(kě)作為(wèi)具有(yǒu)裸露焊盘的表面安装组件使用(yòng)，以将热量散发到您的基板中。对于调光控制，一些LED驱动器可(kě)通过I / O端口在内部进行编程，而另一些LED驱动器在MOSFET驱动器上使用(yòng)PWM调光来控制功率输出（类似于开关稳压器）。

PWM调光

调整一串LED亮度的一种流行方法是使用(yòng)PWM信号。下图显示了如何使用(yòng)MCU进行PWM调光。在此示例中，输出MOSFET上的50 kOhm電(diàn)阻创建了一个反馈环路，為(wèi)下游LED提供高電(diàn)压/電(diàn)流输出。请注意，在这种安排中，尽管串行实现很(hěn)常见，但我们正在并行研究白色LED。使用(yòng)MCU可(kě)使用(yòng)户通过调节PWM占空比来控制功率输出。这可(kě)以基于传感器读数（例如，温度传感器）或使用(yòng)来自用(yòng)户的某些输入来完成。

在此示例中，LED驱动器的作用(yòng)类似于并联電(diàn)流调节器，而PWM信号和MOSFET在开关频率下的正向電(diàn)压附近驱动LED的开和关。然后，平均功率与PWM信号的占空比成線(xiàn)性比例关系。您还可(kě)以在每条脚上添加一个高功率限流電(diàn)阻（某些LED模块将包括此電(diàn)阻），以防止在切换期间过驱动。

上面的示例非常有(yǒu)用(yòng)，因為(wèi)设计人员可(kě)以将多(duō)个電(diàn)源设置编程到MCU中。您也不需要為(wèi)此应用(yòng)昂贵的MCU。我最近使用(yòng)了一个简单的8位ATTiny MCU，并将多(duō)个PWM设置存储到EEPROM中，用(yòng)户可(kě)以通过按钮进行切换。

一旦确定了如何最好地调节输出功率并提供调光（如果需要），就该选择一个驱动器，该驱动器将為(wèi)照明系统提供所需的電(diàn)源。

选择LED驱动器的技巧

LED驱动器具有(yǒu)模仿标准功率调节器的多(duō)种拓扑，但它们可(kě)能(néng)包括其他(tā)功能(néng)，例如可(kě)编程性，用(yòng)于调节的電(diàn)流检测反馈和温度感应。对于大功率LED驱动器，以下是要考虑的重要规格。

输出電(diàn)压和電(diàn)流。為(wèi)了使LED点亮，输出功率必须等于或高于二极管的正向電(diàn)压和正向電(diàn)流。某些LED驱动器的作用(yòng)类似于降压或升压转换器，它们以特定電(diàn)流以等于或高于正向DC電(diàn)压输出，从而提供所需的功率输出。

串联与并联输出。较小(xiǎo)的LED驱动器在高電(diàn)压和固定電(diàn)流下可(kě)能(néng)只有(yǒu)一个输出，这允许串联驱动一串LED。具有(yǒu)多(duō)个输出的LED驱动器（参见上文(wén)）通常用(yòng)于并行使用(yòng)。

集成与外部PWM。一些LED驱动器将包括PWM发生器，并将信号直接提供给MOSFET。

電(diàn)源效率。对于高功率系统，这是很(hěn)重要的一点，因為(wèi)它决定了作為(wèi)热量损失的功率。

关于上面的第二点，您始终可(kě)以并行输出到多(duō)条LED線(xiàn)，其中每条線(xiàn)包含串联的多(duō)条LED線(xiàn)。注意输出的总正向電(diàn)压和電(diàn)流，因為(wèi)这将确定您可(kě)以在照明系统中使用(yòng)多(duō)少个串联/并联绞線(xiàn)。

以下是一些可(kě)以在大功率照明系统中使用(yòng)的LED驱动器示例。

恩智浦半导體(tǐ)，SSL5015TE

恩智浦半导體(tǐ)的SSL5015TE LED驱动器是市场上最新(xīn)的高压/低電(diàn)流LED驱动器之一，用(yòng)于需要连接到整流AC電(diàn)源的照明系统。该组件包括一个内部稳压器和一个JFET，用(yòng)于高达300 V和2 A的高压输出。它还包括一个用(yòng)于NTC热敏電(diàn)阻的引脚，用(yòng)于热保护，或者该引脚可(kě)以与外部PWM信号一起使用(yòng)，以切换输出電(diàn)流和提供调光。由于输出電(diàn)压是如此之高，因此最好将此驱动器用(yòng)于串联需要低正向電(diàn)流的一串LED。下面的应用(yòng)图显示了涉及该组件的典型LED驱动器電(diàn)路。

 

Diodes Inc.，AL8843QSP

Diodes Inc.的AL8843QSP LED驱动器是额定用(yòng)于汽車(chē)照明的DC-DC降压模式LED驱动器。该组件可(kě)通过集成MOSFET接受4.5至40 V的输入范围，并以高达3 A（97％的效率）输出。可(kě)以通过CTRL引脚上的外部DC信号或PWM信号（最高1 MHz）来控制调光。该组件还包括用(yòng)于大功率LED的短路保护。

来自AL8843QSP数据表的串联LED的应用(yòng)電(diàn)路。

ADI公司LT3744

ADI公司（線(xiàn)性技术）的LT3744 LED驱动器提供中等電(diàn)压（36 V）和高電(diàn)流输出（20 A DC，40 A脉冲）。这些输出電(diàn)平使该组件成為(wèi)高功率LED的混合串联/并联绞合的一种选择。通过3个外部PWM信号的组合来控制调光，然后将其馈送到外部大功率MOSFET。它还可(kě)以接受较宽的输入電(diàn)压范围（3.3 V至36 V），从而使其灵活适用(yòng)于小(xiǎo)型和大型照明系统。

LT3744数据表中用(yòng)于投影仪的LED驱动器应用(yòng)電(diàn)路，其图形显示了PWM调光控制。

无论您是设计大功率照明系统，都需要选择LED驱动器，FET和无源器件，以确保稳定的功率输出和安全性。