現(xiàn)在的LED處處可見,為我們的生活帶來便利,但是很少有人知道它需要驅動電壓來驅動,本文講解LED驅動電源設計需要考慮這幾個關鍵點:
一、LED電流大小
LED電流的大小直接影響著使用壽命,建議降額使用,因此盡量控制小點,特別是LED散熱效果不好的話,LED一定要留足余量。
二、芯片發(fā)熱
這主要針對內置電源調制器的高壓驅動芯片。假如芯片消耗的電流為2mA,300V的電壓加在芯片上面,芯片的功耗為0.6W,當然會引起芯片的發(fā)熱。驅動芯片的最大電流來自于驅動功率MOS管的消耗,簡單的計算公式為I=cvf(考慮充電的電阻效益,實際I=2cvf,其中c為功率MOS管的cgs電容,v為功率管導通時的gate電壓,所以為了降低芯片的功耗,必須想辦法降低c、v和f,如果c、v和f不能改變,那么請想辦法將芯片的功耗分到芯片外的器件,注意不要引入額外的功耗。
三、功率管發(fā)熱
功率管的功耗分成兩部分,開關損耗和導通損耗。要注意,大多數(shù)場合特別是LED市電驅動應用,開關損害要遠大于導通損耗。開關損耗與功率管的cgd和cgs以及芯片的驅動能力和工作頻率有關,所以要解決功率管的發(fā)熱可以從以下幾個方面解決:
1、不能片面根據(jù)導通電阻大小來選擇MOS功率管,因為內阻越小,cgs和cgd電容越大。如1N60的cgs為250pF左右,2N60的cgs為350pF左右,5N60的cgs為1200pF左右,差別太大了,選擇功率管時,夠用就可以了。2、剩下的就是頻率和芯片驅動能力了,這里只談頻率的影響。頻率與導通損耗也成正比,所以功率管發(fā)熱時,首先要想想是不是頻率選擇的有點高。不過要注意,當頻率降低時,為了得到相同的負載能力,峰值電流必然要變大或者電感也變大,這都有可能導致電感進入飽和區(qū)域。如果電感飽和電流夠大,可以考慮將CCM(連續(xù)電流模式)改變成DCM(非連續(xù)電流模式),這樣就需要增加一個負載電容了。
四、工作頻率降頻
這個也是用戶在調試過程中比較常見的現(xiàn)象,降頻主要由兩個方面導致。輸入電壓和負載電壓的比例小、系統(tǒng)干擾大。對于前者,注意不要將負載電壓設置的太高,雖然負載電壓高,效率會高點。對于后者,可以嘗試以下幾個方面:
1、將最小電流設置的再小點;2、布線干凈點,特別是sense這個關鍵路徑;3、將電感選擇的小點或者選用閉合磁路的電感;4、加RC低通濾波吧,這個影響有點不好,C的一致性不好,偏差有點大,不過對于照明來說應該夠了。無論如何降頻沒有好處,只有壞處,所以一定要解決。
五、電感或者變壓器的選擇
多用戶反映,相同的驅動電路,用a生產的電感沒有問題,用b生產的電感電流就變小了。遇到這種情況,要看看電感電流波形。有的工程師沒有注意到這個現(xiàn)象,直接調節(jié)sense電阻或者工作頻率達到需要的電流,這樣做可能會嚴重影響LED的使用壽命。
所以說,在設計前,合理的計算是必須的,如果理論計算的參數(shù)和調試參數(shù)差的有點遠,要考慮是否降頻和變壓器是否飽和。變壓器飽和時,L會變小,導致傳輸delay引起的峰值電流增量急劇上升,那么LED的峰值電流也跟著增加。在平均電流不變的前提下,只能看著光衰了。
以上就是LED驅動電源設計需要考慮的幾個關鍵點,這就需要我們的設計人員具有更雄厚的知識儲備,這樣才能設計出高效、廉價的LED顯示屏等等。