使用恒流 LED 驱动器所需的设计

出处:维库电子市场网 发布于:2024-06-13 16:21:01 | 857 次阅读

  LED 驱动电路
  它们用于恒流源和汽车应用,如车内和车外照明(例如车门把手、仪表板、牌照灯、指示灯或尾灯)。图 1 显示了使用一个恒流驱动器驱动 LED 的基本电路。在内部,这种驱动器由一个 BJT、两个二极管和两个电阻器组成。带有 PNP BJT 的恒流驱动器用作高端驱动器,而带有 NPN BJT 的恒流驱动器用作低端驱动器。一个电阻器定义最小输出电流,另一个电阻器调节偏置电压并对使能特性起重要作用。高端恒流驱动器具有

   图 1:低侧和高侧恒流 LED 驱动器拓扑。

  一个接地的使能引脚;断开此引脚即可关闭驱动器和 LED。实际上,这是使用带电阻的晶体管 (RET)(如图 1 所示)或 MOSFET 来实现的。然而,低侧驱动器需要一定的电位才能启用。NCRx20x 系列驱动器需要电源电压范围内的电压才能启用。NCRx21x 驱动器以低得多的 3.3 V 电压启用。该部件在使能引脚处吸收约 1 - 2 mA 的电流,因此可以轻松地由微控制器或逻辑设备的输出引脚驱动。这使得打开和关闭 LED 非常方便,并且使用 PWM 控制器也可以轻松实现调光。

 
  图 2:NCR321Z 在外部电阻为 6 Ω 的情况下,在不同开关频率下输出电流的平均值与占空比的关系。
  图 2 显示了调光功能,其中显示了 NCR321Z 在不同开关频率下输出电流的平均值与占空比的关系,外部电阻为 6 Ω。该图显示了占空比与测量的平均输出电流之间的线性关系。即使频率高于推荐的 10 kHz,这种线性关系也能保持。但是,应优先选择不超过 10 kHz 的频率以防止 EMC 问题。
  大多数恒流 LED 驱动器的输出电流可通过外部电阻调节。有些类型可调整为常用电流。由于它们没有外部电阻,因此采用 3 引脚封装。在可以连接外部电阻的应用中,它将与内部电阻并联,从而降低有效电阻。使用 NPN 晶体管的低侧恒流驱动器 (NCRx2xx) 具有 95 Ω 的内部电阻。对测量曲线的分析提供了以下公式,可以估算外部电阻和输出电流之间的关系
 我o你吨≈0.5米AR埃X吨Ω?0.75,R埃X吨≈1Ω我o你吨0.5米A?1.33 
  外部电阻的值不能太低,以免超过最大输出电流。如果外部电阻小于内部电阻,则大部分输出电流将流过外部电阻;当外部电阻较小且输出电流较大时,这一点很重要。不过,? W 电阻就足够了,因为即使输出电流为 250 mA,功率损耗也不会超过 170 mW。恒流驱动器表现出温度依赖性。在高温下,输出电流会略有下降。但是,输出电流与驱动器两端的压降无关。由于输出电流随温度下降,因此不存在热失控的风险。
  最小电压降
  恒流驱动器上的最小压降约为 1.4 V。低于此电压时,线性调节无法正常工作。高于此电压时,恒流驱动器上的压降会动态调整以强制实现所需的输出电流。在低侧和高侧配置中,输出电压始终按 Vout=VCC-VLED 计算,其中 LED 上的电压为 VLED,电源电压为 VCC。当 LED 的亮度应在一定程度上独立于电源电压时,使用恒流 LED 驱动器。

  例如,汽车中的 12 V 电源在正常运行期间会在 11 V 和 15 V 之间波动。如果已知所需的驱动电流和 LED 上的压降,则可以通过将驱动器上的压降加上 LED 上的电压来计算出可能的最小电源电压。允许的最大电压由驱动器上的最大允许压降 Vout 或总功率耗散决定,后者可以通过 Ptot≈Vout Iout 估算。因此,如果不超过数据表限制,允许的工作范围可以指定为: 

       五大号埃德+1.4五<五CC<五大号埃德+磷吨o吨我o你吨

  图 3:两个低侧驱动器并联运行。
  采用 SOT457 封装的恒流驱动器通常具有 Ptot=0.75 W。对于 50 mA 的输出电流,这涉及 15 V 的裕度。Nexperia 新发布的采用 SOT223 封装的器件具有增加的 1.25 W 的 Ptot,从而将电压裕度增加到 25 V。

  此外,可以通过降低输出电流来增加电压裕度。如图 3 所示,将两个或多个恒流驱动器并联,可有效地使电流加倍。使用此方法,可以驱动超过单个驱动器能力的电流,或者可以使用每个驱动器较小的电流来增加电压裕度。使用两个驱动能力为 250 mA 的恒流 SOT223 封装驱动器,使电路能够驱动

  SOT457 和 SOT223 封装中的单个和并联驱动器的电压裕度
  图 4:SOT457 和 SOT223 封装中单个和并联驱动器的电压裕度

  500 mA LED,电压裕度为 5 V。当并联驱动恒流驱动器时,外部电阻的精度是各个驱动器输出电流对称性的最重要因素。图 4 显示了 SOT457 和 SOT223 封装中单个和并联驱动器的电压裕度随输出电流的变化。

  图 5:采用 SOT457 和 SOT223 封装的 Nexperia LED 驱动器 (NCRx2xx)
  总之,恒流 LED 驱动器为驱动低功率和中功率 LED 提供了一种非常经济高效且易于实施的解决方案。使用具有更高 Ptot 的封装可直接转化为更高的电源电压裕度,并且可以使用并联驱动器来增加电流能力。

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