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LED恒流驱动设计

时间:2020-03-03 03:32:02

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LED恒流驱动设计

首先,类似液晶背光或者我们用的台灯等对于光亮强度比较敏感的LED应用场景是不建议用恒压驱动,因为电压的波动会直接影响到流过LED的电流;

而LED也会因为电流的变化而亮度发生改变(比如有个周期性的负载会造成一个电压波动,如果电压波动的频率落到人眼可见的范围内,那么表现出来便是“LED灯亮度随着负载变化而忽明忽暗”)。

所以此时就需要使用恒流驱动LED,这样LED的电流便是恒定的,也就几乎看不到台灯或者背光等LED忽明忽暗。

效率最高的是用开关电源芯片做的恒流驱动。效率通常可达90%以上;

当然也可以用运算放大器驱动MOSFET或者三极管做恒流源;

恒流降压芯片方案

以LM3409芯片为例讲解LED恒流驱动的设计,在LM3409的数据手册里没有单灯珠的例子;

因为产品需要,于是设计出如图3所示的单灯珠(3A/10W)的恒流驱动电路。MOS管采用的是P沟道的。

完整的计算过程:

芯片外围电路的设计离不开图芯片的框图,如图为LM3409芯片的框图,框图几乎包含了芯片的功能应用,对框图的理解有助于电路的设计。

①芯片的电源接口是VIN,经过线性降压到VCC,该压差给MOS管驱动电路供电,所以VIN、VCC间需要加个电容;

②EN输入内部是一个触发器,高电平有效,所以需要加一个下拉电阻;

③UVLO输入内部是一个比较器,UVLO外围电阻分压与参考电压1.24V比较,低于1.24V就关闭PGATE输出;

④CSP和CSN的输入内部是一个运放,检测流过MOS管的电流,所以两端接检流电阻;

⑤IADJ的输入内部提供一个5μA的恒流源,且最高允许1.24V,所以外围电阻的阻值最高1.24V/5μA=248kΩ,取250kΩ。该电阻越大,流过MOS管的电流就越大;

⑥COFF的输入内部是一个振荡器,振荡频率由COFF端的电阻电容充放电时间决定。

详细介绍参考LM3409芯片规格书

恒流升压芯片方案

以FP6755为例,介绍一下LED驱动电路(当然也可以用运算放大器驱动MOSFET或者三极管做恒流源),那么先介绍一下FP6755吧!

FP6755是一种专为驱动WLEDS而设计的恒流升压DC/DC转换器。FP6755可以由锂离子电池供电驱动8个白色串联的LED。FP6755采用电流模式,固定频率约为1.3MHz来调节LED电流,并通过一个外部电流检测电阻反馈至芯片内部调整输出电流;低反馈电压为195mV时,可使功耗降至最低。

那么接下来看下引脚定义,FP6755有6个引脚,分别是:

SW:开关节点节点引脚(连接到芯片内部MOS管的漏极)。这个管脚连接电感/二极管。需最小化此SW节点的环路面积(保证SW面积最小)以减少EMI。

GND:连接到GND。

FB:反馈引脚,接到采样电阻,将LED上的电流反馈与芯片内部基准源(0.195V基准)做比较来调整LED的电流以此实现恒流。

EN:使能 和 调光控制。逻辑高使能芯片;逻辑低使芯片进入关断模式。应用外部100Hz到50kHz的PWM脉冲信号需大于1.5V,实现数字调光。

OVP:OVP测量输出电压用来实现开路保护。OVP连接到LED串顶部的输出。

VIN:供电输入。

那么这个芯片基本的信息就介绍完了,就看看设计的电路吧。

首先是5V输入接了0Ω电阻R561,方便后期调试测量电流,或者更换磁珠等便于EMC整改。然后是22uF的输入电容,和R11使能电阻(该管脚也接到了PWM管脚,便于数字调光)。然后大致的拓扑就是类似于Boost升压电路,电感(感量,饱和电流,导通电阻等参数)、开关管(额定电流,耐压等参数)和输出电容(耐压,容值,封装大小)等,器件均需要降额选取。然后LED最大工作电流由反馈电阻R9(需注意额定功率)决定,本电路设计LED的输出电流最大值为130mA,所以求得R9=5R。

I = 0.195V/R9

130mA => R9 = 5R

可通过外部MCU(如单片机或者SOC)调整EN管脚的PWM的占空比实现LED的数字调光。

运放恒流源方案

如果不想用这种芯片的话,也可以用运算放大器和晶体管搭恒流电路来驱动LED。

转自-----电源研发精英圈/ 24c01硬件电子

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