大功率照明的LED驅動器選擇

2021-04-28

大功率照明的LED驅動器選擇

我一直記得使用LED并用面包板電源或電池驅動它們。對于以低電壓/電流驅動的小型LED，您可以使用任何電源驅動它們。對于包括白光LED在內的大功率LED，您的照明系統需要進行更復雜的調節，以確保在系統中的每個LED上均能穩定地注入電流和電壓。

雖然您可以通過幾個組件的反饋來手動構建穩壓器，但使用LED驅動器來控制系統要容易得多。這些組件專門設計用于為LED提供高效率的DC電源。這里是一些為您的下一個高功率照明系統選擇LED驅動器的技巧，以及一些在市場上可以找到的示例組件。

為什么要使用LED驅動器？

將LED驅動器視為集成電源穩壓器，專門設計用于以可調的電流（電壓）提供恒定電壓（電流）。對于大功率照明系統，您可以集成LED驅動器來控制LED功率輸出，這是您的調節策略的一部分。上游調節器級將高輸入電壓（通常為交流市電或高直流電壓）轉換為較低的直流電平。

通過調整LED驅動器的輸出功率，可以調整LED的亮度。高功率LED驅動器通?？勺鳛榫哂新懵逗副P的表面安裝組件使用，以將熱量散發到您的基板中。對于調光控制，一些LED驅動器可通過I / O端口在內部進行編程，而另一些LED驅動器在MOSFET驅動器上使用PWM調光來控制功率輸出（類似于開關穩壓器）。

PWM調光

調整一串LED亮度的一種流行方法是使用PWM信號。下圖顯示了如何使用MCU進行PWM調光。在此示例中，輸出MOSFET上的50 kOhm電阻創建了一個反饋環路，為下游LED提供高電壓/電流輸出。請注意，在這種安排中，盡管串行實現很常見，但我們正在并行研究白色LED。使用MCU可使用戶通過調節PWM占空比來控制功率輸出。這可以基于傳感器讀數（例如，溫度傳感器）或使用來自用戶的某些輸入來完成。

在此示例中，LED驅動器的作用類似于并聯電流調節器，而PWM信號和MOSFET在開關頻率下的正向電壓附近驅動LED的開和關。然后，平均功率與PWM信號的占空比成線性比例關系。您還可以在每條腳上添加一個高功率限流電阻（某些LED模塊將包括此電阻），以防止在切換期間過驅動。

上面的示例非常有用，因為設計人員可以將多個電源設置編程到MCU中。您也不需要為此應用昂貴的MCU。我最近使用了一個簡單的8位ATTiny MCU，并將多個PWM設置存儲到EEPROM中，用戶可以通過按鈕進行切換。

一旦確定了如何最好地調節輸出功率并提供調光（如果需要），就該選擇一個驅動器，該驅動器將為照明系統提供所需的電源。

選擇LED驅動器的技巧

LED驅動器具有模仿標準功率調節器的多種拓撲，但它們可能包括其他功能，例如可編程性，用于調節的電流檢測反饋和溫度感應。對于大功率LED驅動器，以下是要考慮的重要規格。

輸出電壓和電流。為了使LED點亮，輸出功率必須等于或高于二極管的正向電壓和正向電流。某些LED驅動器的作用類似于降壓或升壓轉換器，它們以特定電流以等于或高于正向DC電壓輸出，從而提供所需的功率輸出。

串聯與并聯輸出。較小的LED驅動器在高電壓和固定電流下可能只有一個輸出，這允許串聯驅動一串LED。具有多個輸出的LED驅動器（參見上文）通常用于并行使用。

集成與外部PWM。一些LED驅動器將包括PWM發生器，并將信號直接提供給MOSFET。

電源效率。對于高功率系統，這是很重要的一點，因為它決定了作為熱量損失的功率。

關于上面的第二點，您始終可以并行輸出到多條LED線，其中每條線包含串聯的多條LED線。注意輸出的總正向電壓和電流，因為這將確定您可以在照明系統中使用多少個串聯/并聯絞線。

以下是一些可以在大功率照明系統中使用的LED驅動器示例。

恩智浦半導體，SSL5015TE

恩智浦半導體的SSL5015TE LED驅動器是市場上最新的高壓/低電流LED驅動器之一，用于需要連接到整流AC電源的照明系統。該組件包括一個內部穩壓器和一個JFET，用于高達300 V和2 A的高壓輸出。它還包括一個用于NTC熱敏電阻的引腳，用于熱保護，或者該引腳可以與外部PWM信號一起使用，以切換輸出電流和提供調光。由于輸出電壓是如此之高，因此最好將此驅動器用于串聯需要低正向電流的一串LED。下面的應用圖顯示了涉及該組件的典型LED驅動器電路。

 

Diodes Inc.，AL8843QSP

Diodes Inc.的AL8843QSP LED驅動器是額定用于汽車照明的DC-DC降壓模式LED驅動器。該組件可通過集成MOSFET接受4.5至40 V的輸入范圍，并以高達3 A（97％的效率）輸出?？梢酝ㄟ^CTRL引腳上的外部DC信號或PWM信號（最高1 MHz）來控制調光。該組件還包括用于大功率LED的短路保護。

來自AL8843QSP數據表的串聯LED的應用電路。

ADI公司LT3744

ADI公司（線性技術）的LT3744 LED驅動器提供中等電壓（36 V）和高電流輸出（20 A DC，40 A脈沖）。這些輸出電平使該組件成為高功率LED的混合串聯/并聯絞合的一種選擇。通過3個外部PWM信號的組合來控制調光，然后將其饋送到外部大功率MOSFET。它還可以接受較寬的輸入電壓范圍（3.3 V至36 V），從而使其靈活適用于小型和大型照明系統。

LT3744數據表中用于投影儀的LED驅動器應用電路，其圖形顯示了PWM調光控制。

無論您是設計大功率照明系統，都需要選擇LED驅動器，FET和無源器件，以確保穩定的功率輸出和安全性。