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恒流輸出設(shè)計簡單 CCR適合驅(qū)動低電流LED

發(fā)布時間:2009-06-17 來源:電子元件技術(shù)網(wǎng)

在汽車尾燈、廣告牌、裝飾照明、電冰箱和洗衣機照明等應(yīng)用中,LED正在大量替代原有的氖燈及鎢絲燈泡。這類應(yīng)用中使用的LED,工作電流僅需20 mA150 mA之間,在這個電流范圍通常采用線性穩(wěn)壓器及電阻型驅(qū)動器作為LED驅(qū)動器。線性穩(wěn)壓器及電阻型驅(qū)動器可能會被另一種經(jīng)濟高效的驅(qū)動器所取代——線性恒流穩(wěn)壓器(Linear Constant Current Regulators ,CCR)。

 

市場上典型的LED驅(qū)動器

 

市場上典型的LED驅(qū)動器有三類:開關(guān)穩(wěn)壓器、線性穩(wěn)壓器和電阻型驅(qū)動器:

 

l         開關(guān)穩(wěn)壓器的能效高,并提供極佳的亮度控制,但同時價格也相對較高;

l         線性穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)比較簡單,易于設(shè)計,提供穩(wěn)流及過流保護,具有外部電流設(shè)定點,且沒有電磁兼容性(EMC)問題;

l         電阻型驅(qū)動器利用電阻這樣的簡單分立器件,限制LED串電流,價格較低,同樣易于設(shè)計,且沒有EMC問題。

 

這三種驅(qū)動器分別適合不同等級的電流應(yīng)用:

 

l         電流大于500 mA的大電流應(yīng)用采用開關(guān)穩(wěn)壓器;

l         在電流低于200 mA的低電流應(yīng)用中,通常采用線性穩(wěn)壓器及電阻型驅(qū)動器,這是因為線性驅(qū)動器限于自身結(jié)構(gòu)原因,無法提供這樣大的電流;

l         200500 mA的中等電流應(yīng)用中,既可以采用線性穩(wěn)壓器,也可以采用開關(guān)穩(wěn)壓器。

 

在諸如汽車尾燈的低電流LED應(yīng)用中,開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計復(fù)雜,存在電磁干擾,不太適合,線性穩(wěn)壓器不太經(jīng)濟實惠,電阻型驅(qū)動器成本較低且結(jié)構(gòu)簡單,但這種驅(qū)動器的工作電流和工作電壓呈線性關(guān)系,在低電壓條件下,正向電流較低,會導(dǎo)致LED亮度不足,高電壓下,通過LED的電流很高,且在負載突降等瞬態(tài)條件下,LED可能受損。而且,這種解決方案需要恰當(dāng)?shù)?/span>LED編碼(binning),電阻庫存大,且能效低。

 

能否有一種比開關(guān)穩(wěn)壓器和普通線性穩(wěn)壓器經(jīng)濟、但在性能上又比電阻型驅(qū)動高出許多的驅(qū)動方案呢?針對這一需求,安森美推出一種新的LED驅(qū)動方案——分立線性恒流穩(wěn)壓器。

 Asif Jakwani現(xiàn)場演示分別采用電阻型驅(qū)動器和線性恒流穩(wěn)壓器的汽車組合LED尾燈方案

線性恒流穩(wěn)壓器的特點

 

與電阻型驅(qū)動器相比,線性恒流穩(wěn)壓器可提供穩(wěn)定電流,在寬電壓范圍下可保持LED亮度恒定,在高輸入電壓時保護LED,使其免于過驅(qū)動,在低輸入電壓時提供更高的亮度。其恒流特性,可以減少或消除源自不同供應(yīng)商提供的不同LED的編碼成本,使系統(tǒng)總成本更低。

 

在近日舉行的安森美CCR產(chǎn)品推介會上,安森美半導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品部小信號分部新品市場營銷及應(yīng)用總監(jiān)Asif Jakwani現(xiàn)場演示了分別采用電阻型驅(qū)動器和線性恒流穩(wěn)壓器的汽車組合LED尾燈方案,其中的CCR的穩(wěn)定電流為25 mA

 

l         9 V的相同輸入電壓時,CCR驅(qū)動的尾燈亮度比電阻型驅(qū)動器的亮,說明CCR驅(qū)動電流高;

l         13 V的相同電壓輸入時,二者亮度一致;

l         電壓高于13 V后,CCR驅(qū)動的尾燈亮度變化不明顯,說明電流逐漸穩(wěn)流在25 mA,而電阻型驅(qū)動器驅(qū)動的尾燈,隨著電壓加大亮度變亮,說明驅(qū)動電流在上升。

 

據(jù)Asif Jakwani介紹,在919V的汽車尾燈電壓范圍內(nèi),CCR提供的電流精度達±10%,而電阻型的電流精度僅為±50%

 

總所周知,LED在過電壓、過熱情況下會出現(xiàn)光效較低甚至損壞。Asif Jakwani介紹說,CCR在設(shè)計時也考慮到這些情況,帶有負溫度系數(shù)(NTC),在極端的電壓和工作溫度下保護LED免受熱失控影響。例如,采用SOT-223表面貼裝封裝的器件尺寸為7.0 mm x 6.5 mm x 1.6 mm,85時能在電路板上500 mm/不到29克重的銅片上耗散630 mW的功率,適合極端的熱工作環(huán)境。

 

Asif Jakwani表示,面市的CCR通過了AEC101汽車標(biāo)準(zhǔn)認證,達到了汽車應(yīng)用要求;這些器件還承受開關(guān)瞬態(tài)及電壓尖峰,并具備良好的靜電放電(ESD)額定脈沖等級,測得為1.8 kV。此外,這些器件還支持環(huán)保,使用無鹵素模子化合物,并符合無鉛RoHS指令要求。

 

電路設(shè)計比較簡單

 

CCR支持采用120/220 Vac供電,如在建筑物及通用照明應(yīng)用中,120/220 Vac交流市電輸入經(jīng)過橋式整流后,只需要保證輸入電壓減去LED串總電壓后所剩下的電壓不超過CCR 45 V的陽極-陰極最大電壓VAK即可。

 

安森美半導(dǎo)體首批NSI45系列10款雙端線性恒流穩(wěn)壓器已于20095月推出,雙端CCR不可調(diào)光,若要實現(xiàn)調(diào)光功能,需要在并聯(lián)電阻或串聯(lián)一個三極管來實現(xiàn)調(diào)光??烧{(diào)節(jié)輸出的三端線性恒流穩(wěn)壓器在今年第四季度規(guī)劃推出。

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