生活中最常見的燈就是LED燈，但是很少有人知道LED燈需要LED驅動器，高亮度LED效率高，可靠性好，是一種非常有前途的低能耗電源。由于LED的正向電壓變動范圍大，V/I關系曲線陡峭，因此需要恒流驅動，不同的應用有各自的電源要求，如景觀照明常使用低壓交流電源，汽車用照明則是低壓直流電源，此外，高效驅動電路還應能工作在較寬的輸入電壓范圍，來驅動一個或多個串接的LED。本文介紹用NCP/NCV3065設計的LED驅動電路。器件適用于交直流電源，可配置成不同的電路結構，能提供多種輸出電流。NCP是為商用/工業(yè)溫度環(huán)境設計的，NCV則通過了汽車應用認證。下面小編帶領大家來了解LED驅動器的相關知識。

降壓型驅動電路

圖1是直流供電驅動電路，圖2是交流供電驅動電路。LED亮度或光強是用流明來量度的，與流過LED的電流成正比，光效率是隨LED電流變化的，電路元件的選擇十分關鍵。

電感·選擇電感在電感大小和峰值電流間折衷。在常規(guī)應用中，紋波電流在15%-100%間，降低紋波電流就要增加電感值，其優(yōu)點是使開關穩(wěn)壓器的輸出電流最大化。

帶輸出電容工作，對常規(guī)的降壓型結構，在電感后面加一個輸出電容，它是與LED或LED串并聯的，用以減少紋波電流。使用輸出電容能減少電感值。此外，電路可工作在較低的頻率來提高效率，擴展輸出電壓范圍。輸出電容可根據電流紋波D來計算：

COUT=ΔI/Δv×8×f

=VIN×(1-D)×D/8×L×f2×ΔVOUT

不帶輸出電容工作。恒流型降壓穩(wěn)壓器主要是控制流經負載的電流，而不是控制負載兩端上的電壓。NCP3065的開關頻率在100KHz~300KHz之間，遠遠高于人眼能察覺的頻閃。這就是為放寬對紋波電流要求創(chuàng)造了條件，允許有較高的峰—峰值，即將NCP3065配置在連續(xù)通導的降壓式結構，消除了輸出電容。重要的設計參數是讓峰值電流保持在LED允許的最大電流以下，15%紋波值是最佳的折衷值，對常用的350mA、700mA與1,000mA LED電流值，分別選定紋波為±52.5mA、±105mA與±150mA。這時可選擇電感值為：

L=(VIN-VOUT)×TON/ΔIMAX

電流反饋環(huán)·為了讓LED處于恒流模式，穩(wěn)壓器的反饋是從器件COMP引腳處檢測電阻上電壓取得的。檢測電阻與COMP引腳間RC電路能改善變換器的瞬態(tài)響應，參考的反饋電壓選定為235mV，

IOUT=VREF/Rsense=0.235V/Rsense(A)

亮度調節(jié)。LED發(fā)射光強度與平均輸出電流成正比。對亮度調節(jié)，普遍使用的是變占空比PWM信號來管理輸出電流值。NCP3065的COMP或IPK引腳用來提供亮度調節(jié)功能。在數字輸入模式，PWM輸入信號使穩(wěn)壓器斷續(xù)工作，從而減少了流過LED的平均電流。在模擬輸入模式，PWM輸入信號經RC電路濾波，所產生的信號迭加在反饋電壓上來減少LED電流。RC元件值取決于PWM頻率。PWM頻率基本上在200Hz~1KHz之間，頻率低有利于降低EMI，但低于200Hz會使人眼感到頻閃。

脈沖反饋電路·NCP3065是脈沖串方式工作的，輸出開關頻率與輸入和輸出條件有關。器件振蕩器產生一個由外部電容設定的恒頻信號，該信號由峰值電流比較器進行門控，當輸出電流高于閾值時，開關關閉;當低于閾值時開關通導并門控振蕩器。這樣工作方式可能會在輸出波形上產生過沖。使用脈沖反饋電路可減少過沖，從而穩(wěn)定開關頻率，減少輸出紋波。脈沖反饋電路是在CT引腳與電感間加入一個電阻R8(參見圖1)實現的，一般在3KΩ~200KΩ之間。表1列出了典型應用與推薦的R8值。

升壓型驅動電路

升壓型變換器電路如圖3所示。當功率開關通導時，輸入端有電流流過電感，Iton上升。當開關截止時，電流Itoff流經二極管D至電容與負載。同時，電感上電壓疊加在輸入電壓上，只要該電壓高于輸出電壓，電流就會源源不斷地流過二極管。如果流過電感的電流總是正的，變換器工作在連續(xù)通導模式(CCM)。在下一個開關周期，上述過程重復進行著。

若變換器工作在CCP模式，輸出電壓為：

VOUT=VIN×1/(1-D)

占空比D為：

D=ton/(ton+toFF)=ton/T

輸入紋波電流定義為：

ΔI=VIN×D/(f×L)

負載電壓總是大于輸入電壓，此處

Vload=Vsense+n×Vf

上式中，Vf為LED正向壓降，Vsense為變換器參考電壓，n為串聯的LED個數。由于變換器要穩(wěn)定電流，使之與負載電壓的變動無關，在反饋電壓處放置了一個檢測電阻：

Vsense=Icoad×Rsense

Vsense相當于內部參考電壓或反饋比較器閾值。

NCP3065升壓變換器十分適合電路板空間有限、存在高壓，高溫環(huán)境的汽車和工業(yè)LED驅動器應用。該器件具有峰值電流保護和熱關閉功能。在恒流工作方式，發(fā)生LED開路故障時也需要保護的，不然輸出電流會不斷地對輸出電容充電，使電壓不斷地上升，此時，用一個外部穩(wěn)壓二極管來箝位輸出電壓。此外，NCP3065雖然已設計在40V工作，但存在感性負載的汽車應用中，最好再增加一個外部瞬態(tài)電壓保護電路。

電路的主工作頻率由外部電容C4確定。Ton時間則由內部反饋比較器、峰值電流比較器和主振蕩器控制。輸出電流由帶負反饋輸入的內部反饋比較器確定。正輸入連接至0.235V內部電壓基準管。反饋電阻設定了正常LED電流：

IOUT=0.235/Rsense

器件還備有第二個比較器，閾值電壓為200mV電阻R1用來限制最大電流值：

Ipk=0.2/R1

R1可用單個150mΩ電阻，或是3個1Ω電阻并聯組合。最大輸出電壓由外部穩(wěn)壓二極管D2箝位，通常設定在36V。

結語

LED正在逐步取代傳統的白熾燈燈泡，不斷地在建筑、工業(yè)、民居、汽車的照明中擴大應用范圍。單片集成變換器已能很好地解決功率LED的恒流驅動問題。隨著技術的進展，還能進一步完善功能、提高效率、滿足不同應用環(huán)境所要求的特性。

圖1 直流供電降壓變換器

圖2 交流供電降壓變換器

圖3 升壓變換器

表1 典型應用推薦的電阻R8值

以上就是LED驅動的相關技術知識，如果要從事相關行業(yè)，需要設計人員有雄厚的知識儲備，還需要積累大量的項目開發(fā)經驗。