原创 LED驱动电路概述

1． 概述LED是一种固体光源，当它两端加上正向电压，半导体中的少数载流子和多数载流子发生复合，放出的过剩能量将引起光子发射。采用不同的材料，可制成不同颜色有发光二极管。作为一种新的光源，近年来各大公司和研究机构对LED的研究方兴未艾，使其光效得以大大提高，Lumiled公司目前已研发并生产出光效达到90Lm/W的白色LED，已达到白炽灯的水平。和白炽灯的相比较，LED在性能上具有很多优点，见下表：表1 白炽灯与白色LED的性能比较

随着对LED研究的进一步深入，其光效将进一步得到提高，而其成本将一步下降，在不久的将来LED取代白炽灯甚至荧光灯而发展成21世纪的一种主要的照明光源将成为一种趋势。新的光源呼唤新的大功率LED驱动器，天下明科技已于近几年开始了LED驱动电路的研究，拥有自主知识产权，在此研发领域已占据了世界领先的地位。

2． LED驱动电路概述与荧光灯的电子镇流器不同，LED驱动电路的主要功能是将交流电压转换为恒流电源，并同时完成与LED的电压和电流的匹配。LED的正向伏安特性如图1所示：

所以，LED伏安特性的数字模型可用下式表示VF=Vturn-on+RsIF+（ΔVF/ΔT）（T-25℃） （1）其中，Vturn-on 是LED的启动电压Rs 表示伏安曲线的斜率T 环境温度ΔVF/ΔT是LED正向电压的温度系数，对于多数LED而言典型值为-2V/℃。从LED的伏安曲线及数字模型看，LED在正向导通后其正向电压的细小变动将引起LED电流的很大变化，并且，环境温度，LED老化时间等因素也将改变影响LED的电气性能。而LED的光输出直接与LED电流相关，所以LED驱动电路在输入电压和环境温度等因素发生变动的情况下最好能控制LED电流的大小。否则，LED的光输出将随输入电压和温度等因素变化而变化，并且，若LED电流失控，LED长期工作在大电流下将影响LED的可靠性和寿命，并有可能失效。

3． 各种LED驱动电路拓扑结构的简要分析天下明科技近年来致力于LED驱动电路的开发，已研发出多种LED驱动电路拓扑结构以适合各方面客户的需求，产品已广泛地运用于照明，汽车电子，显示背光等领域。天下明科技推出G220C300W01S01一种简单的LED驱动模块。

 这种LED驱动电路主要由电源隔离模块，主要是控制LED电流，恒流300mA，这样才能克服LED电流随输入电压和环境温度等因素而产生的变化，但是从效率角度，却不应取得太大。在实际运用中，负载常采用通过串并联形成的LED阵列，这会使输出电流随输入电压和环境温度等因素而发生的变化更加显著，并且阵列形式或LED个数变化，限流电阻也应相应变化，所以采用这种简单结构的LED驱动电路一般只适合于驱动阵列形式固定的，并且灯个数较少的LED陈列。天下明科技正在开发的另外一个高档次的LED驱动电路系列的产品中，引入了电压或电流反馈控制环节。用户可以根据需要改变负载LED阵列形式和LED个数，得到不同的输出功率。同时该驱动电路也克服了因输入电压，环境温度等因素而LED灯光的颜色易变动等弊端，功率因数达到0.9以上，THD可做到20%以下，寿命可达到50000小时以上，同时还可完成从100%到1%的调光功能，并且此系列产品还具备过压和过流保护功能。LED驱动电路主体结构采用flyback拓扑结构，Mosfet的通断由控制IC控制。这种结构在完成向负载提供直流电压的同时，既实现了功率因数的校正，又完成了负载与电源的隔离。
LED驱动电路的另一个任务是使LED的负载电流能够在各种因素的影响下都能控制在预先设计的水平上。电路将一个基准电压或电流信号Sref与LED负载电压或电流信号Sload送入信号控制模块中进行比较，误差信号经处理后送回初级控制IC中进行处理，当负载电流因各种因素而产生变化时，初级控制IC可以通过控制开关使负载电流回到初始设计值上。

