【導(dǎo)讀】采用恒流法的LED驅(qū)動效果要優(yōu)于恒壓法，本文介紹一種經(jīng)過改進的LED串離線驅(qū)動器的誰家電路，電路中，將恒壓穩(wěn)壓器換成一個恒流源。用通過一個起動限流器抑制大的浪涌電流從而使而電壓斬波器可以用于寬達96~260VRMS的交流輸入電壓范圍。
經(jīng)過改進，以低成本改善了功率效率。圖1和圖2中的電路都有著相同的無電感斬波器，以及有爭議的功率效率問題。為提高功率效率，應(yīng)遵循以下兩個原則：斬波器電阻的熱耗應(yīng)盡量小； 斬波器應(yīng)在適當?shù)拈撝惦妷篤TH時做切換。另外，VTH應(yīng)盡量接近于LED串的工作電壓。這種方法盡可能地減少了恒流穩(wěn)壓器(CCR)的功耗，同時能維持一個恒定的LED電流。
圖1：電路以恒流驅(qū)動一串LED，可用于全世界的各種交流電壓
圖2：斬波工作類似圖1中的電路，但以較大的LED串聯(lián)電阻代替了恒流源，提供限流功能
圖3電路是遵循以上原則的一個實例，功率效率約為85%。穩(wěn)壓器IC1和R5構(gòu)成一個20mA的CCR。LED串中包含足夠數(shù)量的LED，在20mA時需要120 V 。R6上的電壓提供了一種間接測量LED電流的方法。
圖3：本電路通過嚴格控制開關(guān)的閥值，只提供剛剛足夠的LED電壓，從而提高效率
VTH是全波整流器橋的輸出電壓，經(jīng)R1到R3的分壓，超過D5的68V偏壓，使Q 1導(dǎo)通，Q 2關(guān)斷。Q 2導(dǎo)通時， C 1快速充電到VTH， 然后通過LED串緩慢放電，直到交流線的下一個半周期。
[page]
恒流法LED驅(qū)動設(shè)計電路分析
在C1放電結(jié)束時，VTH不得低于維持LED工作所需要的120V電壓，也不能超過最低交流電平VRMS的1.414倍。當LED需要120V電壓時，還要加上IC1所需要的3V輸入-輸出壓差，再加上R5的1.25V電壓，于是最低C1電壓將是124.25V。為簡化起見，本圖取整到125V。
如圖4所示，在一個10 ms的50 Hz半周期內(nèi)，C 1放電時間遠遠長于充電時間。在此期間，C 1兩端的峰峰值大約為20 mA×10 ms / 22 μF =9.09 V 。于是，UC1-MAX= 125 V +9.09 V=134 .09 V。簡單起見該值取整為135 V。這個值就是VTH，任何大于該值的電壓都會使Q 1導(dǎo)通，而由Q2斬斷。
圖4：黃線和藍線分別代表VRMS為220V時（50Hz ac）C 1和R5上的電壓
當Q 1 導(dǎo)通時， 圖3 中R 4 在260VRMS輸入時的功耗小于20mW，而R 1- R 2- R 3- D 5分壓器功耗小于100mW。與LED的2.4W功耗相比，這個結(jié)果幾乎可忽略不計。這些電阻值較大，因此功耗也低。R3用于精確調(diào)節(jié)VTH，以配合LED串上的實際壓降。
電路中有一個起動限流器，用于限制通過C1和Q2的浪涌電流，浪涌電流的出現(xiàn)是在剛達到VTH前的周期，正好加上了交流電時。限流電阻會降低每個周期的效率，而R9只將上電浪涌限制在1.35A，直至C2充電到足以導(dǎo)通Q3時為止。
當交流輸入增加時，斬波器的功耗略有上升， 而功率效率則稍有下降，如表1所示。
圖5：改進后電路的功率效率
這個改進的電路可以工作在96 V ~260 Vac ( 50 Hz ) 。對較大的LED電流，建議提高C1的容量，降低電阻R5阻值。如果LED工作電壓不同，則應(yīng)重新計算一些參數(shù)，計算方法同上。LED工作電壓越低，交流輸入電壓也可以越低。本設(shè)計實例亦可適用于60Hz交流電。
采用恒流法的LED驅(qū)動的這種方法，盡可能的減少了恒流穩(wěn)壓器的功耗，并且維持一個恒定的LED電流，是LED驅(qū)動設(shè)計比較優(yōu)的選擇。
相關(guān)閱讀：
第一講：LED驅(qū)動電源設(shè)計的考慮要素及通用要求
http://www.yonglehk.com/opto-art/80020756
第二講：LED驅(qū)動電源拓撲結(jié)構(gòu)如何選擇？
http://www.yonglehk.com/opto-art/80020776
半月談：LED背光驅(qū)動電路怎樣設(shè)計更靠譜
http://www.yonglehk.com/opto-art/80020757
