led照明的直流驅動電路設計新方法教學教材

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。led照明的直流驅動電路設計新方法-LED照明的直流驅動電路設計新方法本文描述了一種在直流照明系統(tǒng)中驅動LED的新方法，這種方法能提供95%的效率、更長的使用壽命以及更高的抗電氣和機械沖擊力，同時對采用ZXSC300系列DC-DC控制器的實際電路設計進行了計算和分析。作為鹵素燈低壓照明的一種替代技術，LED照明日益流行。與鹵素燈泡不同的是，LED沒有效率低、可靠性差以及使用壽命短等問題的困擾。本文描述了一種在直流照明系統(tǒng)中驅動大功率LED的新方法，這種解決方案能提供95%的效率、更長的使用壽命，并能承受

2、更高的電氣和機械沖擊。圖1：使用降壓模式DC-DC轉換器的LED驅動。在圖1所示的電路中，ZXSC300系列DC-DC控制器驅動以降壓模式工作的外部開關。表1列出了12V電源系統(tǒng)的材料清單。通過增加R2的值可提供更高的系統(tǒng)電壓，例如，要得到24V的電壓僅需將R2值改為2.2k，同時電容C1也須有更高的額定電壓，電路基本工作原理如下：當Q1導通時，電流流過LED、電容C2和電感。當R1兩端的壓降達到Isense引腳的閾值電壓時，Q1關斷并保持一個固定時間，電感中的能量流過D1和LED。經(jīng)過這個固定時間后，Q1重新導通，如此循環(huán)往復。電路工作原理分析下面對電路的工作原理進行更詳細地分析，以得到電路

3、參數(shù)及與系統(tǒng)設計相關的計算。下面從開關Q1在一個固定時間TON內導通開始分析。ZXSC310將Q1導通直至它在Isense引腳上檢測到19mV電壓(標稱值)，于是達到此閾值電壓時Q1上的電流為19mV/R1，稱為IPEAK。當Q1導通，電流從電源流出，流過C1和串聯(lián)LED。假設LED正向壓降為VF，則剩下的電源電壓將全部落在L1上，稱為VL1，并使L1上的電流以di/dt=VL1/L1的斜率上升。其中di/dt單位為安培/秒、VL1的單位為伏、L1的單位為亨。Q1與R1上的壓降忽略不計，因為Q1的導通電阻RDS(ON)很小，且R1上的壓降總是小于19mV。19mV是Q1的關斷閾值電壓，依據(jù)Is

4、ense引腳的閾值電壓設置。VIN=VF+VL1TON=IPEAKxL1/VL1圖2：12V系統(tǒng)的典型性能曲線。由于將VIN減去LED正向壓降可得到L1兩端的電壓，故可算出TON。因此，如果L1較小，則對于同樣的峰值電流IPEAK及電源電壓VIN，TON亦較小。請注意，在電感電流上升到IPEAK的過程中，電流流過LED，因此LED上的平均電流等于TON上升期間及TOFF下降期間的電流之和?，F(xiàn)在看一下Q1關斷期間(TOFF)的情況。ZXSC300系列DC-DC控制器的TOFF在內部被固定為1.7us(標稱值)，需要注意的是，如果用該值來計算電流斜坡，則其范圍最小為1.2s，最大為3.2s。為盡量

5、減少傳導損耗及開關損耗，TON不能比TOFF小太多。過高的開關頻率會造成較高的dv/dt，因此建議ZXSC300和310的最高工作頻率為200kHz。假設固定TOFF為1.7s，則TON最小值為5s1.7s=3.3s。然而這不是一個絕對限制值，這些器件已可在2至3倍該頻率下工作，但轉換效率會降低。在TOFF期間，儲存在電感中的能量將被轉移到LED，只在肖特基二極管上有一些損耗。儲存在電感中的能量為：EQ1系統(tǒng)可以以連續(xù)或非連續(xù)模式工作，兩者之間的差別及對平均電流的影響將在后面部分中解釋。如果TOFF恰好是電流達到零所需的時間，則LED中的平均電流將為IPEAK/2。實際上，電流可能會在TOFF

6、之前達到零，此時平均電流將小于IPEAK/2，因為在這個周期里有一段時間LED的電流為零，這稱為“非連續(xù)”工作模式。如果經(jīng)過1.7s后電流沒有達到零，而是下降到IMIN，則稱器件進入“連續(xù)”工作模式。LED電流將在IMIN與IPEAK之間上升和下降(di/dt斜率可能不同)，此時平均LED電流為IMIN與IPEAK的平均值。圖3：24V系統(tǒng)的典型性能曲線。通過用實際值進行計算，上面的原理可運用于實際電路設計。例如，已知輸出電壓穩(wěn)定的12V直流電源以及3個功率為1W的LED(需要340mA工作電流)，即可參考圖1所示的電路及表1列出的材料清單進行設計。該設計可工作在11V至18V電源電壓范圍內。電源輸入電壓=VIN=12V，LED正向壓降=VF=9