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LED恒流電源的概念、組成以及原理

上傳人:Tom整理

上傳時間: 2010-10-27

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  Ⅰ. 概念

  通俗來講,也就是電源,一般是恒流的,即將交流電轉為恒流的直流電。(輸出電流值與LED燈的驅動要求一致)

  Ⅱ. LED驅動的組成

  LED路燈恒流電源組成的電子元器件分為主動元件、被動元件和機構零件

  1. 主動元件

  恒流驅動IC 這是產生恒流電源的核心元件,利用PWM(波寬控制)原理將電源方波數碼化,而后根據訊號源傳來的訊息管理電源方波的占空比,從而保持輸出電流的恒定。

  場效應三極管或模組

  路燈功率由50W到500W,恒流驅動IC往往不能直接驅動高功率電源,要利用高頻開關的場效應管來處理高頻開關。

  光耦合器 在需要隔離輸出與輸入電源的系統中在變壓器輸入與輸出組繞間傳遞控制訊息的元件。

  2. 被動元件

  整流橋堆 路燈的電力來源源主要還是交流電,而電子元件基本都是做在直流電的。所以輸入的電源首先就要整流。

  二極管 穩壓二極管、肖特基二極管在電源管理系統中都是常用的。許多小功率的元件要工作在低電壓,或者系統中需要參考電壓,就會用穩壓二極管;在開關電源里,最終低壓直流輸出往往選用低Vf值的肖特基二極管整流,以提高工作效率。

  電解電容器 這個儲能元件在開關電源里是必要的。但其因結構問題,使用壽命有一定的限制。這個元件是LED標榜超長壽命的致命傷。目前已有研究用其他材料的電容取代,但還不普及。

  電感元件 線圈、變壓器這些電感元件是開關電源元器件主角之一 ,作用是承擔負載或變壓、隔離、濾波等。

  其他元件 各式電阻、電容、保護元件都會使用上。

  3. 機構零件

  線路基板 通常用單面或雙面剛性基板,主要要求防火及耐壓;銅箔層要厚實,以承載大電流。端子、連接器 路燈電源有單組輸出的也有多組輸出的,在電源輸入輸出的地方往往使用各種端子和連接器轉接導線。

  可以毫不夸張的說,作為電源工程師,我們知道LED的特性需要恒流驅動,才能保證其亮度的均勻,長期可靠的發光。

  范例:TL431的幾種恒流方式

  1、 單個TL431恒流電路

如上圖,即是利用單個TL431恒流的示意圖

  原理:

  此電路非常簡單,利用了431的2.495V的基準來做恒流,同樣限制了LED上面的壓降,但優點與缺點同樣明顯。

  優點:

  電路簡單,元器件少,成本低,因為TL431的基準電壓精度高,R12,T13只要采高精度電阻,恒流精度比較高。

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  缺點:

  由于TL431是2.5V基準,故恒流取樣電路的損耗極大,不適合做輸出電流過大的電源。此電路的致命缺陷是不能空載,故不適合做外置式的LED電源。大家可以先討論下,怎樣改進缺陷,明天我繼續貼出改進型電路。

  2、單個TL431恒流改進型電路

如上圖,即是利用單個TL431恒流的改進型示意圖

  原理:

  此電路同樣是利用了TL431的2.495V的基準來做恒流,跟上面的電路不同點在于減少了電流取樣電路的電壓,只要合計設計R12,R13,R14的值,可以限制LED上面的壓降。

  優點:

  電路簡單,元器件少,成本低,跟上面電路相比,顯著降低了取樣電阻的功耗,恒流精度很高,克服了上面的電路不能空載的致命缺陷,當有個別LED擊穿時,可以自動調整輸出電壓。

  缺點:

  當輸出空載時,輸出電壓會有上升,上升幅度由電流取樣電路電阻與R12,R13的比值決定。

  3、兩個TL431恒流電路

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