通用照明市場中LED驅動挑戰(zhàn)暨安森美半導體解決方案
上傳人:未知 上傳時間: 2008-11-26 瀏覽次數: 93 |
由于系統(tǒng)中需要使用的LED數量常常不止一個,這就涉及到對LED進行配置的問題。一般而言,強烈建議驅動單串LED,因為這樣能夠提供最佳的電流匹配,而與正向電壓變化或輸出電壓“漂移”無關。當然,用戶也可以并聯(lián)或串聯(lián)、并聯(lián)交叉連接等方式來配置LED。如果采用并聯(lián)配置,電路就需要“匹配的”LED正向電壓;如果某個LED失效開路,其它LED可能會被過驅動。相應地,采用多路并聯(lián)或串聯(lián)、并聯(lián)交叉連接技術,可用于嘗試減輕發(fā)生故障的風險。
LED驅動應用示例
根據具體應用的不同,LED可能會采用不同的電源來供電,如交流線路、太陽能板、12V汽車電池、直流電源或低壓交流系統(tǒng),甚至是基于堿和鎳的電池或鋰離子電池等。
1)采用交流離線電源為LED供電
在采用交流離線電源為LED供電的應用中,涉及到眾多不同的應用場合,如電子鎮(zhèn)流器、熒光燈替代、交通信號燈、LED燈泡、街道和停車照明、建筑物照明、障礙燈和標志等。在這些從交流主電源驅動大功率LED的應用中,有兩種常見的電源轉換技術,即在需要電流隔離(galvanic isolation)時使用反激轉換器,或在不需要隔離時使用較為簡單的降壓拓撲結構。
在反激轉換器方面,根據輸出功率的不同,可以采用安森美(ON)半導體的不同反激轉換器。例如,安森美半導體的NCP1013適合于功率高達5W(電流為350mA、700mA或1A)的緊湊型設計應用,NCP1014/1028可以提供高達8W的連續(xù)輸出功率,而NCP1351則適合于大于15W的較大功率通用應用。
以NCP1014/1028為例,這是安森美半導體推出的離線式PWM開關穩(wěn)壓器,具有集成的700 V高壓MOSFET,均采用350mA/22Vdc變壓器設計及700mA/17Vdc配置,輸入電壓范圍為90至265Vac,具有輸出開路電壓鉗位、采用頻率抖動減少電磁干擾(EMI)信號以及內置熱關閉保護等特性,適合于LED鎮(zhèn)流器、建筑物照明、顯示器背光、標志和通道照明及作業(yè)燈等應用。值得一提的是,這設計具有開路輸出保護功能,會在開路時將輸出鉗位至24V電壓。在這設計中,電流和開路電壓能夠通過簡單地改變電阻/齊納二極管組合來調整。值得一提的是,如果針對230Vac交流線路使用另一種可選變壓器,則NCP1014能夠提供高達19W的功率,NCP1028能夠提供高達25W的功率。
2)采用寬輸入范圍的直流-直流(DC-DC)電源為LED供電
有一系列高亮度LED應用工作在8至40VDC范圍的電源,這些電源包括鉛酸電池、12-36VDC適配器、太陽能電池以及低壓的12和24VAC交流系統(tǒng)。這類的照明應用眾多,如活動式照明、景觀和道路照明、汽車和交通照明、太陽能供電照明,以及陳列柜照明等。
即使目標是采用恒定電流驅動LED,首先要理解的事件就是應用的輸入和輸出電壓變化。LED的正向電壓由材料特性、結溫度范圍、驅動電流和制造容限決定。憑借這些信息,就可以選擇恰當的線性或開關電源拓撲結構,如線性、降壓、升壓或降壓-升壓等。而安森美半導體的NCP3065/3066是一種多模式LED控制器,它集成1.5A開關,可以設置成降壓、升壓、反轉(降壓-升壓)/單端初級電感轉換器(SEPIC)等多種拓撲結構。NCP3065/3066的輸入電壓范圍為3.0至40V,具有235 mV的低反饋電壓,工作頻率可調節(jié),最高250 kHz。其它特性包括:能進行逐周期電流限制、不需要控制環(huán)路補償、可采用所有陶瓷輸出電容工作、具有模擬和數字PWM調光能力、發(fā)生磁滯時內部熱關閉等。
為LED提供保護
如前所述,LED是一種使用壽命極長的光源(可長達5萬小時)。除了需要針對具體的LED應用選擇適合的LED驅動解決方案,還需要為LED提供適當的保護,因為偶爾LED也會失效。其原因多種多樣,可能是因為LED早期失效,也可能是因為局部的組裝缺陷或是因瞬態(tài)現象導致失效。必須對這些可能的失效提供預防措施,特別是因為某些應用屬于關鍵應用(故障停機成本高),或是安全攸關的應用(如頭燈、燈塔、橋梁、飛行器、飛機跑道等),或是在地理上難于接近的應用(維護困難)等。
在LED正常工作時,泄漏電流僅為近100μA;而在遭遇瞬態(tài)或浪涌條件時,LED就會開路,這時NUD4700分流保護器所在的分流通道激活,所帶來的壓降僅為1.0V,將帶給電路的影響盡可能地減小。這器件采用節(jié)省空間的小型封裝,設計用于1W LED(額定電流為350 mA@ 3V),如果散熱處理恰當,也支持大于1A電流的操作。
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