LED驅(qū)動(dòng)浪涌保護(hù)技術(shù)

在科技高度發(fā)展的今天，電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來(lái)越快，LED燈的技術(shù)也在不斷發(fā)展，為我們的城市裝飾得五顏六色。LED之所以在市場(chǎng)上頗受歡迎，是由于其高效、低能耗的特點(diǎn)。因此其被廣泛應(yīng)用于顯示照明以及信號(hào)指示燈等領(lǐng)域。

但是應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛同時(shí)也對(duì)LED本身的環(huán)境適應(yīng)性提出了挑戰(zhàn)，在戶外工作時(shí)，LED的驅(qū)動(dòng)電路非常容易受到到過(guò)電壓和過(guò)電流的沖擊而造成故障或損壞，對(duì)財(cái)產(chǎn)和人員造成損失。所以在生產(chǎn)一款LED電源時(shí)一定要考慮其工作環(huán)境的復(fù)雜性，并作出保護(hù)性設(shè)計(jì)，降低故障的發(fā)生率。本文就針對(duì)如何對(duì)LED的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行防護(hù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探討。熟悉LED電路的朋友一定都知道，LED驅(qū)動(dòng)電路一般由下面幾個(gè)部分構(gòu)成幾個(gè)部分構(gòu)成，包括AC輸入、整流,、DC/DC轉(zhuǎn)換、等模塊。而保護(hù)措施需要根據(jù)不同模塊做出相應(yīng)的調(diào)整，比如各個(gè)模塊和電流在受到浪涌的情況下就需要不同有效防護(hù)措施。

1、LED驅(qū)動(dòng)電路浪涌保護(hù)應(yīng)用

在交流電源AC輸入端浪涌保護(hù)方案，可以采用壓敏電阻(MOV) 或加氣體放電管(GDT/SPG)組合來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在有接地的情況下，可以采用如圖1差共模同時(shí)防護(hù)的理念，在L-N之間并聯(lián)壓敏電阻(MOV)，可以有效地抑制差模所產(chǎn)生的浪涌過(guò)電壓，起到對(duì)后級(jí)電路保護(hù)，在L/N-PE之間分別采用MOV 或MOV+GDT/SPG對(duì)地的電路連接方式可以有效的將共模浪涌能量泄放到大地, 防止浪涌引入到后級(jí)電路而造成損壞;如果在電源沒(méi)有接地線情況下，如圖2則在L-N線間可直接并聯(lián)壓敏電阻進(jìn)行差模防護(hù)即可。

為了避勉MOV保護(hù)元件在防護(hù)失效之后，出現(xiàn)短路失效著火燃燒的可能性，可以使用TMOV或PMOV進(jìn)行保護(hù)。針對(duì)上面 MOV交流耐受電壓選擇至少要高于線路最大交流工作電壓1.2~1.4倍，以避勉誤動(dòng)作，在有同時(shí)使用放電管GDT/SPG時(shí)，放電管擊穿電壓的下限值必須至少高于電路的最大峰值電壓，耐受電流必須根據(jù)自身浪涌等級(jí)的需求選擇不同電流等級(jí)，以符合于浪涌測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2、AC/DC后防護(hù)電路示意圖

在有交流經(jīng)過(guò)整流后，后端直流電路中的芯片對(duì)過(guò)壓和過(guò)流非常敏感，芯片易受損壞，如圖3所示，經(jīng)整流之后并聯(lián)瞬態(tài)抑制二極管TVS， 在有過(guò)壓產(chǎn)生時(shí)，TVS會(huì)以皮秒級(jí)的反應(yīng)速度動(dòng)作而把過(guò)高電壓鉗制在一個(gè)安全的范圍內(nèi)，從而保護(hù)后端芯片免受過(guò)壓的沖擊。異常電流可以通過(guò)在電路中設(shè)計(jì)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲PPTC進(jìn)行防護(hù)，PPTC在過(guò)流產(chǎn)生時(shí)阻抗能迅速的變大，從而有效地阻斷異常電流，直至故障排除PPTC就可繼續(xù)恢復(fù)低阻狀態(tài)，使電路能繼續(xù)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。

TVS選用時(shí)截止電壓一般為正常工作電壓峰值的1.2~1.4倍即可，TVS功率大小要根據(jù)過(guò)壓的能量選擇合適的等級(jí)。PPTC選擇要結(jié)合電路工作電流及電壓進(jìn)行參考以及環(huán)境溫度也是影響PPTC選擇一個(gè)重要關(guān)鍵指標(biāo)，PPTC的保持電流會(huì)隨著應(yīng)用環(huán)境溫度的升高而降低。PPTC在電路中的位置一般串聯(lián)在TVS前端，這樣PPTC不僅可以對(duì)電路芯片有效的起到保護(hù)作用同時(shí)又可以對(duì)TVS管起到一定保護(hù)作用，可以大大的提高TVS管的使用壽命。

3、LED直接驅(qū)動(dòng)電路防護(hù)示意圖

圖4 LED直流驅(qū)動(dòng)電路防護(hù)示意圖

LED發(fā)光的亮度是由通過(guò)LED的電流大小來(lái)控制， 不穩(wěn)定的電流又極易燒壞LED，如圖4在DC/DC模塊后可以在電路中串聯(lián)恒流二極管來(lái)獲得穩(wěn)定的電流,，這樣不僅可以使LED獲得穩(wěn)定的亮度,，又不至于因電流的不穩(wěn)定而燒壞LED。低功率的LED燈工作電流一般為10mA到30mA，大功率的LED燈工作電流從200mA到1400mA不等，可以根據(jù)所需要的工作電流選擇型號(hào)合適的恒流二極管。由于LED燈也易遭受到靜電放電過(guò)壓的干擾受損， 因此DC/DC電路后端的LED燈也需要做一定的有效過(guò)壓防護(hù)，一般采用TVS管就可以。

4、LED燈串起防護(hù)示意圖

圖5 LED燈泡防護(hù)示意圖

當(dāng)多個(gè)的LED燈通過(guò)串聯(lián)的方式進(jìn)行連接時(shí), 如圖5所示，一旦出現(xiàn)LED燈出現(xiàn)失效開(kāi)路故障，整個(gè)LED燈都會(huì)因?yàn)榇斯收隙绊懙狡渌麹ED燈正常工作，為了解決這個(gè)問(wèn)題, 可以針對(duì)每個(gè)LED燈上并聯(lián)一個(gè)防開(kāi)路的LED保護(hù)器件Tx，這樣就可充分的提高每個(gè)LED的使用效率，當(dāng)單個(gè)LED出現(xiàn)失效開(kāi)路故障時(shí), 與之并聯(lián)的LED開(kāi)路保護(hù)器件Tx會(huì)立即導(dǎo)通， 使之可持續(xù)的維持處于通態(tài)，從而保證了電路中其它串聯(lián)的LED不因單顆LED的開(kāi)路故障而熄滅，但此防護(hù)措施成本相對(duì)比較高。

綜上所述， LED驅(qū)動(dòng)電路一般由AC輸入、整流,、DC/DC轉(zhuǎn)換、等模塊組成，從而一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)電路大致整體的防護(hù)方案可以參考如圖6所示：

圖6 LED驅(qū)動(dòng)電源整體防護(hù)示意圖

當(dāng)處于實(shí)際的應(yīng)用中時(shí)，影響浪涌保護(hù)元件選擇的因素非常多，雷擊浪涌測(cè)試等級(jí)、芯片參數(shù)、工作電壓、工作環(huán)境等都是必須考慮的問(wèn)題。

所以在為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)防護(hù)時(shí)，我們就需要對(duì)諸多因素進(jìn)行考慮，只有綜合多方情況仔細(xì)考量，才能有目的性的設(shè)計(jì)出能夠充分發(fā)揮作用的保護(hù)方案。相信在未來(lái)的科學(xué)技術(shù)更加發(fā)達(dá)的時(shí)候，LED會(huì)以更加多種類(lèi)的方式為我們的生活帶來(lái)更大的方便，這就需要我們的科研人員更加努力學(xué)習(xí)知識(shí)，這樣才能為科技的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。