标签: 恒流驱动

设计的目标是产生IR LED闪光，供后面的检测电路使用。使用一个LDO，将IR LED阳极接到LDO输出端，串联一个采样电阻接到地，采样电阻另一端接到LDO 反馈输入。当LDO的EN端被 PWM波驱动时，流过LED的电流增加，直到I = Vfb/Rs时，电流不再增大，完成恒流点亮。 使用LDO驱动容易得到稳定且准确的电流，I = Vfb/Rs。该电路有如下问题：1、LDO本身有压降，采样电阻需要压降，总压降不能大于供电电压，对于这个5V供电的电路，如果将3个IR LED串联接入，则总压降约为 LED正向压降1.2*3+反馈电压0.8+LDO压降0.5 = 4.9V。余量不够了。而用将3个LED并联效率会比较低。 2、 使用PWM控制闪光时会有延迟，按照手册上的数据，延迟有300us，也就是说闪光宽度会不准确。或者不能产生准确的窄脉冲。 当然也不能用TL431，压降更大。因为电路只需要在一定范围内稳定电流，电流准确值不重要，利用处于偏置状态NPN三极管Vbe基本稳定在0.6~0.7V这一特性，使用两个NPN管构造一个负反馈限流电路。 使用模拟软件测试两种LED串联点亮的效果，一种是LED串联后连到NPN 三极管Q2集电极，电路使用共射极接法，基极串联电阻接到驱动端。另一种是LED串联后连接NPN 三极管Q1，Q1发射极接采样电阻到地。增加一个Q3，当采样电阻上的电流引起压降超过Q3 BE结压降时，Q3基极电流加大，同时集电极电流增加，减小了Q1基极电流实现负反馈控制。理论上LED的电流约为 0.6/Rs。 从仿真结果可以看出，电路可以响应约100us宽的控制电压，当供电电压有±7.5%的变化时，仍然能维持电流稳定。未增加反馈控制的LED上的电流随供电电压变化而变化。不稳定。 实际使用的电路还增加了电流调整控制。使用电容电阻连接，调整电流的PWM需要较高的频率，输出电流会依据PWM占空比线性减小。 分析接收到的发光强度数据，可以看出，驱动电流确实是与电流控制PWM的占空比成正比。 接收稳定，信噪比高。

压力传感器一般都使用电阻桥输出。需要在桥的两端加上激励，从另外两端输出。使用应变片电阻作为敏感元件。 电阻桥有 4 电阻， 2 电阻和单电阻的三种。激励方式可以是恒压或恒流。 当受力时，电阻的变化规律。 R1 R2 R3 R4 4 电阻 R- Δ R R+ Δ R R+ Δ R R- Δ R 2 电阻 R R+ Δ R R+ Δ R R 1 电阻 R R R+ Δ R R 使用恒压或恒流驱动。输出 VP-VN 分别为 VP-VN ( 恒压 V) VP-VN ( 恒流 V/R) 4 电阻 V/R* Δ R V/R* Δ R 2 电阻 V/(R+ Δ R)* Δ R V/R* Δ R 1 电阻 V/2R*R-V/(2R+ Δ R)*R - 推导出准确表达式有难度 当传感器使用 4 个电阻时，使用恒压或恒流驱动结果没有区别。使用 2 个电阻时，恒流驱动仍保持线性。恒压驱动的线性度会受到Δ R 的影响。 对于只有 1 个电阻的传感器，分别仿真导出数据。对数据做直线拟合，并对比残差，发现使用恒流驱动时的线性度好于恒压驱动。理论上，恒流比恒压性能好一倍。 设计一个使用 TL431 的恒流驱动器，为方便连接后级的放大器，恒流源采用源出的方式，传感器可以接地。图中 R2~R5 表示压力传感器的电阻桥。使用 Q1 Q2 两个 PNP 三极管连接成电流镜电路。当电路上电工作时， U1 的 A ， K 级将调速电压到 2.5V ，这个电压近似等于 R8 两端的电压，因而 Q2 的发射极电流 Ie 为 2.5/2= 1.25mA ， Ie 近似等于 Ic ，所以传感器的激励电流也是 1.25mA 。 从计算的结果看，即便供电电源不稳定，图中的直流 18V 输出叠加了 2Vrms 值的交流干扰。 激励电流依然稳定，输出也基本稳定。 模拟使用 1 个应变片的压力传感器，可以看出输出随电阻基本线性变化。

光隔离的信号传输通常使用共射极接法控制点亮光 耦 中的发光二极管。通常这种方式是可用的。如果发送端到接收端距离很长，或者光耦的参数不太一致。这种接法发光二极管不能可靠点亮。电路功能可能失效。 可以考虑使用恒流驱动，提高电路的可靠性。方法是将限流电阻改小，连接到发射极作为电流采样电阻。三极管基极使用电阻分压。当控制端输出为高时， V OH 约为 3V ，经分压后得到基极电压约为 1.6V ，计算出 Ie 为 (1.6-0.6) / 100 = 0.01A 即为高时恒流输出为 10mA 。 这个电路在光耦输出端得到的电压与输入是反相的。如果有同相控制的需求，可以将电路更改为使用 PNP 管的形式。图中的 R4 与 R6 是模拟长线引起的串联电阻。 修改 R4 的电阻值可以发现，即便 R4 由 0 变化到 100 ， R4 上的电流变化小于 1% 。 线路处于不同的状态时（表现为线路电阻 R4 变化），输出端可以基本保持不变。 对于不同的速度需求，可以选择不同的光耦。恒流驱动端达到数 MHz 的速度是没有问题的。

1.     分布式恒流技术   分布式恒流就是：在各并联支路点均设立独立恒流源，从而管理、维持、控制支路与整体线路稳定。在使用上可视为一个完整的线路结构，而实际应用是分布在线路各节点的恒流控制并能相互通讯。分布式恒流设计 LED 产品，有着非常高的产品稳定性。在当前， LED 产品宣称与实际使用寿命有较大的差距，在驱动线路设计技术积累有限的情况下，评估产品寿命与实际使用有距离。驱动线路稳定性直接影响产品整体稳定，分布式恒流有着独有的优势。   保持支路和整体电流稳定，还要能方便控制管理支路和整体线路工作，这是分布式恒流技术的包含范围。驱动 LED 需要恒流，但是电流的大小取决于应用环境， LED 照明智能化发展是关键，分布式恒流技术充份预留智能化接口。   在分布式 LED 驱动设计中，驱动回搜、色温可调、灰度控制都要变得方便。这是分布式恒流技术发展的必要性，随温度变化驱动电压要适当调整，客户设计因产品而异 LED 数量不一，支路恒流平衡都需要回授线路完成。 LED 在迅速替代 CCFL 作为新一代背光源，但是我们发现显色性并没有 CCFL 好，色温也不能可调，不是我们不需要 LED 色温可调整，关键是设计线路不支持色温可调整。   在 LED 应用中，灰度也需要很好的表现，灰度控制总是会和亮度混淆，实际上有着本质的区别，灰度控制代表着智能化的水平程度，而亮度在产品中只设定一次，智能化一定离不了灰度等级再现。     分布式恒流技术还有一个特点是，让 AC 电源部分继续采用传统开关电源，恒压的供电模式。开关电源技术积累会给 LED 电源设计创造品质条件，虽然加速老化估算电源寿命是一种办法，和传统开关电源长期实战技术积累还是有些差距！     分布式恒流也有它缺点，开始会增加部分设计成本，产品设计品质与线路设计选择需要权衡。可能成本增加是短暂的，表面的，应该综合考量。   2.   分布式恒流源节点设置   分布式恒流技术就是在需要恒流的节点上串接，低压差线性恒流驱动器。低压差很重要，关系到产品驱动效率。做到恒流驱动有很多种，其中低压差线性恒流就可以实现一切 LED 应用设计，即稳定又简单，结合开关电源，有着完美的恒流驱动架构。   恒流源放置点灵活，在所有的并联支路，不会因支路电流变化影响其它支路工作。都希望挑选 LED 得到负载阻抗匹配，分布式恒流可以设计变得更完美，要求不是很高也可以免除挑选。   保持各支路和整体线路电流稳定，才能提升灯具产品稳定性。   恒流源放置，在每个并联支路节点，也可以是整体的恒流点设计，恒流源串接支路中在某一个位置都能起到很好的作用。一般恒流驱动通道数很难与设计匹配，分布式恒流会有着高度的设计灵活性。   在 LED 照明线路设计中， AC 电源需要回授电路，配合输出 LED 驱动数量，和驱动效率的合理性。在分布式恒流驱动源中，每一个驱动源都可以直接完成光耦回授任务。   3.   恒流输出软件化将开辟， LED 应用技术的飞跃   在日常驱动电源设计中，周边器件累计误差处理起来很是棘手，结果驱动电源参数离设计初衷相差甚远。恒流驱动需要电流检测，通常做法是在支路中串接毫偶电阻获取回授信息，要达到高的效率，电阻值会越小，过小的毫偶电阻给生产、测试都带来麻烦，一般的仪器无法验证到正确值，生产过程会影响到精度，电流值被固定，调整非常不便。   分布式恒流输出软件化将开辟， LED 应用技术的飞跃， LED 恒流技术软件化，大幅提升 LED 应用的灵活性。恒流驱动器电流设定软件化实际上也很简单，在 IC 内部设立寄存器，根据实际产品应用存储的方式设置输出电流大小，这一切都是软件化过程，不需要更改线路设计。在销售器件的同时附赠上微机操作软件，直观的数字写入完成电路电流设定。   驱动线路周边 0 器件，这是我们的目标，周边 0 器件不会带来设计器件参数误差累计，因周边器件误差累计而造成的恒流精度回升到 0 。   4.   驱动优势   我们将恒流输出范围均等的划分若干等级，每阶电流被数字化描述，指定在一定空间内的寄存器，上电驱动 IC 会读取对应数字并执行相应电流值。内置 E 2 PROM 是首选，任何寄存器都能完成其任务，按照应用需要和工艺允许程度，决定存储器的类型选择。   在开发驱动技术的同时，也要同时开发应用软件，友好的界面支持数字化写入技术，使得 LED 驱动电源设计变得更简单，更智能。   电流阶划分与设计要求有所不同，因长运通公司型号对应市场不同有所区别。分布式恒流内置寄存器后，电流值划分会弥补工艺上的精度不足，因制造工艺原因输出电流总是有误差，因此得到改善。   驱动 IC 出厂时可以确定输出电流大小，可根据不同的客户，提供不同的电流输出值，免除批量校准过程。对于小客户来讲，通过附赠上微机软件改写电流值，是最为方便的方式。还有一种情况，也是客户经常需要的，比如对产品的亮度要求，允许驱动电流不同，要求产品亮度一致，从而通过产品设计接口解决终端客户对亮度的要求。在年久后，因 LED 光衰减或根据现实使用情况，再次确定驱动电流值及用途。   5.    分布式接口   分布式恒流技术需要分布式通讯方式支持， LED 智能化要有先进的通讯技术完成。单线数据传输，被选定为 LED 分布式技术通讯方式，采用曼彻斯特编码，固定速率 400Kbps ，通讯可靠传输距离大于 1 米，级联可达 1024 个恒流源，内置 150 ℃温度保护，同时提供光耦驱动接口。 在分布式恒流技术中，每一颗独立的恒流源，都能完成光耦回授。根据恒流源压差信息，直接驱动光耦，完成电路回授过程。做到周边设计 0 器件，电源输出电压与负载阻抗匹配，实现恒流源与光源集成。   深圳市长运通光电技术有限公司一直致力于，内置恒流技术与内置控制技术的光源开发设计，采用分布式恒流控制技术，结合先进的制造工艺，推出标称值系列光源产品 24V 、 36V 、 48V ，从而终端应用变得越来越简单。     6.        AC 电源发展方向分析   ⑴   原边反馈电源 用于小功率 LED 灯具驱动，采用原有原边反馈充电器开关电源移植而来。这部分 AC 驱动没有因 LED 应用而改变规格，有着诸多的型号供选择，除体积受限外设计上与开关电源没有本质区别，借来应用到 LED 也算合理。   ⑵   大功率隔离照明电源 LED 全部是采用开关电源而设计，任何公司到目前为止都没有推出针对 LED 专用 AC 驱动器件，隔离设计就是设计开关电源， LED 产业热顺道说给 LED 开发而已，基本可以断言开关电源就是 LED-AC 驱动，也是主要的应用方式之一。   ⑶   非隔离 LED 驱动电源 非隔离 LED 驱动推出较多针对性电源技术，是值得肯定的，是 LED 电源一个方向。隔离安全主要取决于与外壳爬电间隙设计，并没有规定 LED 电源一定要隔离设计，也没有限制输出电压值，关键是采用哪种隔离安全，非隔离有驱动效率高等优点，结合结构也能设计出优质、安全、高效的 LED 产品。   ⑷   可控硅调光兼容性电源 特殊应用，数量受限，有过渡性安排。   最后总结！   这几年我们主张《先恒压，再恒流》，会是 LED 照明市场主流，经过这两年的发展严谨的定义为《分布式恒流》技术。虽然各大公司，诸多的专家学者在致力于《 LED 照明电源》研究，我们依然看到的还是开关电源而已！为此 LED 照明电源主要研究的重点应该放在：次级 DC 部分，恒压开关电源与分布式恒流技术结合。