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[導讀]本文將探討如何利用恒流LED驅動器設計出高效率、高穩(wěn)定性的LED照明系統(tǒng)。 隨著高功率LED的問世,LED的使用壽命及電源轉換效率成為設計LED照明系統(tǒng)時的主要考慮因素。而為了提供恒流以維持LED色彩與亮度的一致性,恒流

本文將探討如何利用恒流LED驅動器設計出高效率、高穩(wěn)定性的LED照明系統(tǒng)。

隨著高功率LED的問世,LED的使用壽命及電源轉換效率成為設計LED照明系統(tǒng)時的主要考慮因素。而為了提供恒流以維持LED色彩與亮度的一致性,恒流LED驅動器可作為一個提供恒流輸出的開關式轉換器。此外,省電或高效率的電源轉換需求更是在LED照明應用上不可缺少的要素,而磁滯型脈沖頻率調變技術(Hysteretic PFM)可以大幅提升輕載或重載時的電源轉換效率。

傳統(tǒng)LED驅動器:定電壓模式

流經LED的電流決定了LED的亮度,電流越大,LED的亮度也會越亮。一般而言,使用定電壓或恒流驅動器都可達到點亮LED的目的。圖1為最簡單的定電壓LED驅動器,流經LED的電流是由與LED串聯(lián)的電阻所控制。例如,假設輸入電壓為5V,LED的順向偏壓為3.6V,則在該條件下,如果需要的LED電流為20mA,所要使用的限流電阻即為70Ω。雖然這種方法的架構非常簡單,但LED的電流會隨著落在LED兩端的電壓而改變,如果LED順向偏壓不一致或輸入電壓有些許變動都會對LED的亮度產生影響。除此之外,在限流電阻上的功率損耗也會造成過熱及低效率的問題。


圖1:定電壓LED驅動器。

傳統(tǒng)LED驅動器:恒流模式

另一種常用的LED驅動器為如圖2所示的恒流模式驅動器。在圖2中,LED的電流由線性穩(wěn)壓器所提供,其電流可由R1電阻設定。與定電壓模式驅動器相比,恒流模式驅動器可以控制流經LED的電流而不受LED順向偏壓及輸入電壓的不同所影響。但如果輸入電壓與LED總順向偏壓之間的壓差過大的話,還是會在驅動器上產生過熱的問題。


圖2:恒流LED驅動器。

磁滯型脈沖頻率調變

MBI6650的磁滯型脈沖頻率調變控制方式可以在輕載應用下有效提升系統(tǒng)的效率。圖3為MBI6650的應用電路,圖4為磁滯型脈沖頻率調變方式的波型示意圖。圖3中的VSEN為RSEN電阻兩端的壓降,MBI6650的輸出電流就是由該電壓及電阻而定。圖4中的VH為MBI6650內部的高位準參考電壓,其值為VSEN電壓的1.3倍,而VL為VSEN的0.7倍。MBI6650的工作原理為:當電源打開時,VSEN低于VH,因此MBI6650內置的MOSFET開啟,此時電感電流增加連帶使跨在RSEN兩端的VSEN隨之增加。當VSEN等于VH時,內置的MOSFET會關閉,此時電感電流會透過二極管(D1)放電而下降,因而使VSEN電壓隨之下降。而當VSEN電壓等于VL時,內置的MOSFET又會再次開啟并重復之前的動作。由于磁滯型脈沖頻率調變的特性,電感電流會一直維持在連續(xù)導通模式(CCM),這對降低LED漣波電流有很大的幫助。

這種控制方式的切換頻率會隨著負載電流而變化,電流越大頻率越低。在相同的負載條件下,電感越大其切換頻率會越低。MBI6650的切換頻率被控制在40kHz以上以避免音頻噪聲的發(fā)生。

除了可改善輕載時的效率外,磁滯型脈沖頻率調變控制方式也具有其它優(yōu)點,例如,由于使用高壓測電流限制技術,在限流電阻上所損失的功耗很小,因此可使用較小體積的限流電阻,這對節(jié)省電路板空間及組件費用是有幫助的。


圖3:MBI6650應用電路。


圖4:磁滯型脈沖頻率調變控制方式的波型示意圖。

保護功能

為確保LED照明系統(tǒng)及驅動器的安全及可靠性,MBI6650同時提供數種保護功能。例如:欠電壓保護(UVLO)避免讓IC因輸入電壓不足時出現(xiàn)誤動作,它所提供的磁滯電壓可避免開機時的噪聲干擾。開路及短路保護可保護驅動器因受故障狀況影響而損傷。同時MBI6650也提供過溫度保護,當IC芯片到達140°C時,IC即會自動關閉輸出電流以避免過熱對IC產生損傷,而當溫度降至95°C時,IC才又會再次工作。

本文小結

在設計一款安全且有效的LED照明系統(tǒng)時,聚積科技推出的MBI6650具有相當大的優(yōu)勢,例如:以磁滯型脈沖頻率調變技術提升輕載時的效率,恒流控制可提升LED的使用壽命,以及提供數種保護功能以確保照明系統(tǒng)的安全及可靠性。與傳統(tǒng)型LED驅動器相比,MBI6650的精確輸出電流和高轉換效率更適合于LED照明系統(tǒng)的應用。

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