基于LM2842的LED照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　大多數(shù)人都相信高亮度LED(HBLED)將是照明最終的明智選擇。HBLED的制造商大幅度地提高產(chǎn)品的每瓦流明數(shù)，不斷地改進(jìn)產(chǎn)品能效，這也使得HBLED越來越受歡迎。相信不久之后，LED的每瓦流明數(shù)將大大超過現(xiàn)在的熒光燈水平。

　　LED照明首先主要應(yīng)用于替換低電壓射燈和軌道燈這兩個(gè)領(lǐng)域。包括替換原有的標(biāo)準(zhǔn)尺寸燈具，例如：MR16、PAR20、PAR25、PAR30和PAR38。美國國家半導(dǎo)體(NS公司)已經(jīng)提供了多種解決方案用于美化LED，使其適用于這些場(chǎng)合，包括LM342X和LM340X系列LED驅(qū)動(dòng)。但是不管這些LED是如何驅(qū)動(dòng)的，他們都面臨一個(gè)共同的問題：如何散熱。對(duì)于這些小尺寸封裝來說，單純依靠空氣自由流動(dòng)來發(fā)揮作用的散熱片往往是不夠的。這使得設(shè)計(jì)者必須考慮添加某些能夠強(qiáng)制空氣流動(dòng)的固定裝置。針對(duì)這種尺寸的裝置，最常見的辦法是利用直流電扇，或者采用Nuventix公司的Synjet作為更加精細(xì)和耐用的解決方案。風(fēng)扇往往更加省錢，可以在5V或12V的直流電壓上工作，但是卻不容易嵌入到照明裝置中，同時(shí)風(fēng)扇的使用壽命頂多也是上萬小時(shí)。另一方面，Synjet是為了這些照明裝置組合安裝而專門設(shè)計(jì)的，工作電壓是5V直流，并且使用壽命可以長達(dá)10萬小時(shí)。

　　這些系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)輸入可以是直流或交流系統(tǒng)。12V和24V交流系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于低電壓照明系統(tǒng)，同時(shí)12V和24V直流系統(tǒng)正在逐步推廣，并日益普及。由于12V系統(tǒng)非常常見，所以要設(shè)計(jì)并驅(qū)動(dòng)一個(gè)5V的冷卻系統(tǒng)并不困難。但正是由于存在這么多系統(tǒng)，輸入電壓的分布范圍將十分廣泛，尤其是對(duì)于交流輸入來說，理想狀況就是能夠有一種解決方案將范圍較寬的輸入電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)化，進(jìn)而提供5V電壓，同時(shí)占據(jù)空間很小，能夠很輕易地嵌入到照明裝置中。幸運(yùn)的是對(duì)于小型裝置來說，LM2842能夠很好地實(shí)現(xiàn)上述要求，相似型號(hào)的LM2841也同樣可以做到。

　　直流輸入系統(tǒng)可以作為變壓器將較寬的輸入電壓直接轉(zhuǎn)化為5V，而這也是最為容易和簡(jiǎn)便的解決方案。典型的解決方案包括風(fēng)扇和Synjet所需的驅(qū)動(dòng)電流介于100~600mA方案。LM2841能夠?yàn)樾⌒屠鋮s系統(tǒng)提供300mA的電流，LM2842能夠?yàn)轶w積更大、功率更強(qiáng)的冷卻系統(tǒng)提供高達(dá)600mA的電流。圖1給出的LM2842設(shè)計(jì)輸入電壓為12V直流或者24V直流，可以提供必需的5V電壓。整個(gè)方案可以提供高達(dá)600mA的電流，卻只占用了大約1/4的PCB(印制電路板)面積，從而使得它可以很容易地嵌入任何改進(jìn)裝置之中。LM2841基于完全一樣的設(shè)計(jì)，專門針對(duì)較低的電流應(yīng)用，同時(shí)還允許使用小型的物理電感，從而占用更小的空間。

　　然而，正如上文所述，眾多12V交流和24V交流系統(tǒng)正在廣泛使用，人們更希望它們?cè)诟倪M(jìn)之后能夠繼續(xù)發(fā)揮作用，而不是直接用更先進(jìn)的直流系統(tǒng)將其徹底取代。這意味著設(shè)計(jì)方案中必須考慮較寬的輸入電壓范圍。為達(dá)到這一目的，可以簡(jiǎn)單地利用橋接整流器和大量輸入電容組成原始的AC-DC整流器?？紤]到線路容許偏差，24V交流系統(tǒng)能夠提供的峰值電壓將是40V。但如果將輸入電容最小化，那么輸入電壓將跌至10~12V。LM2841和LM2842允許輸入電壓在較大范圍內(nèi)變動(dòng)，可以提供足夠的電源拒絕(rejection)，并確保輸出電壓精確地穩(wěn)定在5V。圖2和圖3分別給出了12V交流和24V交流系統(tǒng)的電路圖。

這里有幾點(diǎn)需要注意。24V交流輸入具有較高的RMS電壓，使得LM2842的電流會(huì)偏小。它還有較高的峰值。出于這些原因，LM2842可以采用一個(gè)較小的輸入電容來維持合理的運(yùn)行輸入電壓。同時(shí)需要注意的是，圖2和圖3中的電路是針對(duì)600mA的完整輸出電壓而設(shè)計(jì)的。正因?yàn)槿绱耍@而易見的是如果冷卻系統(tǒng)使用較低的電流，那么可以用較小的輸入電容來進(jìn)一步縮減電路尺寸。例如，如果LM2842被替換為LM2841，最大輸出電流將是300mA，從而輸入電容可以減半。

　　如果您掌握了正確的驅(qū)動(dòng)工具，LED的熱管理將不再成為難題。