led驱动电路范文第1篇

【摘要】恒流源驱动电路的主要优点就是工作状态稳定、工作效率较高，本文主要介绍一种基于XL6005芯片大功率LED的驱动电路，本驱动电路具有体积小、电路简单、输出功率高等特点，是一种比较理想的LED驱动电路。

关键词： LED；恒流驱动；大功率

中图分类号: TN43文献标识码：A

引言

LED（light emitting diode）即发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件。利用固体半导体晶片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。LED作为一种新的照明用光源,正在逐渐得到大规模和大范围的应用；预计在未来几年内，LED灯将可能逐渐进入家庭照明，室内外照明等领域，成为一种重要的照明光源；具有节能、环保、寿命长、体积小、亮度高、成本低等特点，这些优异特性也符合现在低碳、环保的大趋势，LED已经被迅速的应用于各种背光、广告灯、幕墙、路灯、节能灯、车灯等领域。

1 LED驱动电路的研究

LED大规模的使用，其驱动电路也层出不穷, LED驱动电路的选择除了要满足安全要求外，另外的基本功能应有两个方面：一是尽可能保持恒流特性，尤其在电源电压发生±15％的变动时，应仍能保持输出电流在±10％的范围内变动。二是驱动电路应保持较低的自身功耗，这样才能使LED系统的效率保持在较高水平。根据能量来源的不同，LED驱动电路总体上可分为两类，一是AC/ DC转换，能量来自交流市电，二是DC/ DC转换，能量来自直流电源。根据LED驱动原理的不同，又可以分为线性驱动电路和开关驱动电路。而理想的LED驱动电路应该具有以下特点：LED亮度不因输入电压变化而改变；LED工作状态不因环境温度变化而改变。由于LED本身内阻已经确定，那么亮度及色温与所提供电压有着直接的关系，电压一旦有波动，必将造成工作状态不稳，忽暗忽亮的现象产生，尤其功率越大，这种现象就会越加严重。大功率LED的发光强度是由流过LED 的电流决定的，电流过强会引起LED的衰减，电流过弱会影响发光强度，因此LED驱动需要提供恒流电源，以保证大功率的安全性，还需要满足预期的亮度要求，并保证各个LED亮度、色度的一致性，亮度会随工作电流的增大而增大，为保证流过每只LED的电流相同，就必须串联使用, 串联使用使得LED点阵所需电源电压高, 一般小型产品电源电压比较低, 高电压电源要求使得LED的应用受到了限制。所以，合理的设计升压电路来驱动LED, 是LED能够得到广泛应用的关键。

根据LED电流、电压变化特点，采用恒压驱动LED是可行的，而且在某些产品的应用上精确设计，其优势仍然是其它驱动方式无法取代的。但是，采用恒流驱动方式，仍然是比较理想的LED驱动方式，它能避免LED正向电压的改变而引起电流变动，同时恒定的电流使LED的亮度稳定。因此众多厂家选用恒流方式驱动LED。其实每种驱动方式均有优、缺点，根据LED产品的要求、应用场合的不同，应该合理选用LED的驱动方式，精确的设计驱动电源。

传统上用于驱动灯泡、日光灯、节能灯、钠灯等光源的电源并不适合直接驱动大功率LED。多种LED恒流驱动的电路实验证明，并不是所有的恒流源都能够作为理想的LED驱动电路，很多恒流源电路试验后也会出现不同的问题，需要反复的推敲、研究，下面就一种恒流源电路加以论述。

2 LED驱动电路的实现

大功率LED是指拥有大额定工作电流的发光二极管。普通LED功率一般为0.05W、工作电流为20mA，而大功率LED可以达到1W、3W、5W、8W 和10W甚至数十瓦，工作电流可以是几十毫安到几百毫安不等。由于目前大功率LED在光通量、转换效率和成本等方面的制约，决定了大功率LED短期内的应用主要是一些特殊领域的照明。而通常LED工作方式都是多个发光管同时工作，以产生足够亮度的光源。要求设计驱动电路：LED功率为1W，LED的工作方式为每三个串联组成一组，之后再并联，形成LED的工作矩阵。

电路的核心器件选用上海芯龙半导体公司生产的XL6005恒流驱动升压变换器，该芯片的电路应用简单，外部元器件比较少，故障点少，成本低。XL6005为升压型驱动芯片，封装形式为TO-252-5L ,引脚说明为VIN：电源电压输入；FB：调整端；EN：芯片使能端，控制芯片输出，低电平有效。芯片的特点为5V-32V范围的宽输入电压，输出最高可升压到42V，驱动功率为16W，开关频率为180HZ，参考电压可低至0.2V，可以有效的提高系统的效率，同时FB脚可实现PWM调光。

电路如图1所示。在此电路中，鉴于LED领域的系统需求，内部除了常规的限流电路，过温度保护，开路保护外，还内置了专用LED的恒流，通过电阻RCS电阻测量LED电流，并实现电流模式控制。在正常工作情况，LED电流由0.22V 的PWM控制器内部参考电压除以RCS电阻值所决定。即：I=0.22V/RCS，因为RCS 两端的电压降在正常工作条件下将一直保持在0.22V，过压保护是芯片内置开路保护，保护电压52V 左右，芯片外部通过电阻R1和DS2 测量输出电压并实现电压模式控制，实现二次开路保护，一般过压保护设置为比正常输出电压高20%。

图1XL6005实现的LED驱动电路

在芯片正常工作的时候，恒流起作用；当恒流这一路出现问题，过压保护钳位输出电压，使LED不会承受较大功率而烧毁。此工作电路，电压输入范围较广，可以介于DC5V-DC32V之间。表1中的数据为实际测量的不同输入电压情况下的输出的电流值及电压值。

表1实际测量电路的工作参数

输入电压 输出电压 输出电流

6.5V 10.5V 1.25A

7V 10.5V 1.25A

7.5V 10.4V 1.24A

8V 10.4V 1.24A

8.5V 10.4V 1.24A

理论上认为，输出电流能达到I=0.22V/RCS=0.22/0.1375=1.6A，而从实验证明实际输出电流经测量基本在1.25A左右，并且，不会随着输入电压的高低变化而引起输出电流的变化，即恒流效果较好。考虑电路的热效率，此时的散热片面积要不小于50mm×50mm，来满足温度参数要求。

结论

随着大功率LED的越来越广泛的应用到各个领域，LED驱动电路的设计也越来越重要。从以上设计电路实验得出，对于这种大功率LED工作的场所，采用恒流驱动电路来满足LED的工作要求，既考虑了升降压、隔离、恒流等问题，又考虑了过温、过流保护及散热等问题。本文重点探讨了XL6005芯片应用电路，其电路简单，既可以节约能源，又可以实现功能，是一种很实用的驱动电路。另外，在很多大功率LED的驱动中，驱动模块并联实现功率增大的方法也经常被采用，即在以上基本电路的基础上，还可以加以扩展其功能：两个或多个模块并联，这就能够得到不同大小的恒定输出电流。

参考文献

[1]陈传虞.LED驱动芯片工作原理与电路设计[M] . 北京：人民邮电出版社，2011

[2]陈晓飞，邹雪城，林双喜. 数字调光PWM升压LED驱动芯片设计[J] .半导体光电，2008，29（4）：617-620．

led驱动电路范文第2篇

关键词：LED灯矩阵 直流固态继电器 继电器驱动电路

中图分类号：TM933 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）11-0168-01

1 方案设计

LED灯矩阵驱动电路包括行列继电器驱动控制模块、LED灯矩阵模块组成。其中行列继电器驱动控制模块采用高速CMOS集成门电路74HC04、直流固态继电器实现；LED灯矩阵模块由11行11列共121个LED灯泡组成，通过控制行列信号实现LED灯的亮灭，从而达到显示文字、图片的效果。

2 系统设计

2.1 行列继电器驱动控制

由于LED灯泡的额定电压是交流220V，电路中的行、列信号是数字量，高电平‘1’是直流5V电压，低电平‘0’是0V电压。由于电压不匹配，需要驱动电路来实现以弱电控制强电。电路设计过程中采用直流固态继电器作为控制核心，它的输入信号是直流5V，输出开关量可以承受直流250V的电压，满足矩阵电路中电压的要求。

电路设计要求是行信号为高电平‘1’时，行继电器线圈得电；列信号为低电平‘0’时，列继电器线圈得电，行、列信号控制直流固态继电器线圈的得、失电，从而控制继电器触点的闭合与断开。根据要求电路设计出两套方案：方案一是三极管驱动；方案二是数字集成门驱动。图1为两种方案对比图。

方案一：三极管驱动。通过改变三极管的基极电位，使之出现饱和、截止状态，达到开关特性。当行信号为高电平‘1’时，三极管处于饱和状态，行继电器线圈得电；当行信号为低电平‘0’时，三极管处于截止状态，行继电器线圈失电。当列信号为低电平‘0’时，三极管处于饱和状态，列继电器线圈得电；当列信号为高电平‘1’时，三极管处于截止状态，列继电器线圈失电。

方案二：数字集成门驱动。当行信号为高电平‘1’时，通过74HC04反向后电压为低电平‘0’，行继电器线圈得电；当行信号为低电平‘0’时，通过74HC04反向后电压为高电平‘1’，行继电器线圈失电。当列信号为低电平‘0’时，通过74HC04反向后电压为高电平‘1’，列继电器线圈得电；当列信号为高电平‘1’时，通过74HC04反向后电压为低电平‘0’，列继电器线圈失电。

方案一在焊接调试过程中，三极管饱和、截止状态变化受基极电位影响很大。电路中Vcc的电压是5V，但行、列信号的高电平‘1’达不到5V，三极管始终处于放大状态，无法实现开关特性，无法满足设计要求。方案二中的非门选用74HC04，高电平‘1’的电压满足设计要求，继电器线圈并联二极管，可提高继电器开关动态的可靠性。同时具有开关频率块，设计成本低，最终确定选用方案二。

2.2 LED灯矩阵

传统的白炽灯泡是电流通过灯丝产生热量，灯丝在处于白炽状态时发出光来。灯丝的温度越高，发出的光就越亮。灯泡寿命与灯丝的温度有关，温度越高，灯丝就越容易升华。LED灯完全克服了传统白炽灯的缺点，可以看成发光二极管，直接把电转化为光。具有发光效率高、护眼、省电、响应时间短、环保等优点，未来发展趋势将取代传统白炽灯。灯泡矩阵模块由11行11列共121个LED灯组成，若灯泡采用白炽灯，每只灯泡的额定功率为20W，电路采用动态扫描显示，电源需要11×20=220W；若灯泡采用LED灯，每只灯泡的额定功率为3W（亮度与白炽灯20W相同），电源需要11×3=33W，由此可见亮度相同的情况下LED灯泡省电。结合以上几点，电路设计采用LED灯作为光源。

3 系统测试

（1）测试仪器：直流稳压电源、数字万用表。（2）测试方法：直流稳压电源提供5V为电路供电，接通交流220V电源，第一行信号接高电平‘1’，第一列信号接低电平‘0’，这时矩阵中第一行、第一列对应的LED灯会亮。第一行信号不变，第二列信号接低电平‘0’，这时矩阵中第一行、第二列对应的LED灯会亮，以此类推。（3）出现问题及解决方法：如果电源通电后灯泡不亮时，数字万用表测量桥式整流后电压是否正常；如果测试过程中遇到某一个灯泡不亮时，检测这个灯泡座下的二极管接线是否有松动；如果测试过程中遇到某一行或某一列灯泡不亮时，检测行列对应的直流固态继电器线圈是否得电、触点是否闭合。

参考文献

led驱动电路范文第3篇

步骤/方法

LED路灯电源的选择要点

第一点.根据负载特性选取适当控制方式的LED路灯电源

现在市场上出售的LED路灯电源种类繁多,功能也日益强大,LED路灯电源的性能也越来越成为调速性能优劣的决定因素,除了LED路灯电源本身制造工艺的“先天”条件外,对LED路灯电源采用什么样的控制方式也是非常重要的。下表综述了近年来各种LED路灯电源控制方式的性能特点。

综上所述,异步电动机变频控制选用不同的控制方法,就可以得到不同性能特点的调速特性。

第二点.根据安装环境选取LED路灯电源的防护结构

LED路灯电源的防护结构要与其安装环境相适应,这就要考虑环境温度、湿度、粉尘、酸碱度、腐蚀性气体等因素,这与LED路灯电源能否长期、安全、可靠运行关系重大。

LED路灯电源原理

LED驱动电源是有电路来控制开关管而进行高速的道通和截止。是将直流电转化成高频交流电来给变换器进行变压,使其产生所需要的一组或多组电压!转化为高频交流电的道理是高频交流在变压器电路中的效率要比市电50Hz或60Hz高。因此开关电源变压器可以做到体积很小,在开关电源工作的时候不会很热,产品价格比工频直流稳压电源低.如果不将50Hz或60Hz变为高频电,那么开关电源就没有任何意义。开关电源大体可以分为隔离和不隔离这两种,是隔离型的一定有开关电源变换器,而不隔离的未必一定有开关电源变换器。开关电源与传统直流电源相比具有体积小、重量轻、和效率高等优点

LED路灯电源的分类

1、按驱动方式可分为两大类

1.1 恒流式

a、 恒流驱动电路输出的电流是恒定的,而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化,负载阻值小,输出电压就低,负载阻值越大,输出电压也就越高;

b、 恒流电路不怕负载短路,但严禁负载完全开路。

c、 恒流驱动电路驱动led是较为理想的,但相对而言价格较高。

1.2 稳压式

a、 当稳压电路中的各项参数确定以后,输出的电压是固定的,而输出的电流却随着负载的增减而变化;

b、 稳压电路不怕负载开路,但严禁负载完全短路。

c、 以稳压驱动电路驱动LED,每串需要加上合适的电阻方可使每串LED显示亮度平均;

2、按电路结构方式分类

电阻、电容降压方式

通过电容降压,在闪动使用时,由于充放电的作用,通过LED的瞬间电流极大,容易损坏芯片。易受电网电压波动的影响,电源效率低、可靠性低。

常规变压器降压方式

电源体积小、重量偏重、电源效率也很低、一般只有45%~60%,所以一般很少用,可靠性不高。

电子变压器降压方式

电源效率较低,电压范围也不宽,一般180~240V,波纹干扰大。

led驱动电路范文第4篇

论文关键词：LED，电源驱动，节能高效

 

一、LED路灯的电源驱动原理

近些年随着大功率的LED发光技术的升级，大功率的白光LED进入了照明市场，越来越多的被应用于通用照明领域。因为LED本身具有高光效、寿命长、抗浪涌能力差等特点，以此LED路灯的电源控制和驱动系统就成为了保证其功能和高效的重要基础。

为了设计出更加安全可靠的电源驱动器，必须对其工作原理进行了解。下面就对LED路灯电源驱动器的基本工作原理进行简要的介绍：主要的系统设计是处采用隔离变压器、PEC控制电源开关，并保证输出为恒定的电压，完成对LED路灯的驱动。因为实际中LED的抗浪涌的能力较差，尤其是对反向电压更为敏感。所以在电源控制中应当注意对这方面的保护效果的提高。同时，LED路灯主要的工作状况是户外，因此要增加对防浪涌的措施。因为对其供电的电网容易受到雷电的干扰，从而产生感应电流而涌入电网，从而导致对LED的破坏。所以电源的驱动也应当具备抑制浪涌的功能，达到保护LED的效果。此时采用的EMI滤波电路就起到了这种防止电网谐波串入的模块，以此保护路灯的电路正常工作。

二、LED路灯的电源驱动器的设计

1、驱动器设计简述

针对LED路灯系统的电源控制器的设计需要考虑到其特地和基本要求才能达到目的。具体的情况如下：此系统中的每个路灯的功率在 100W以内；为了提高路灯的实用性，路灯的LED被分为若干小组，每组LED则是串联驱动节能高效，组与组之间为隔离驱动，保证单组损坏而不影响整个LED的工作；为了提高路灯的安全性，输入和输出系统需要有电气隔离；电源的公因数必须维持在较高的水平。

在设计中为了满足以上的基本需求，通常采用的是AC/DC恒压电源和多路控制的DC/DC恒定流动驱动级联的方式完成对多路的LED驱动。AC/DC部分采用的是反激形式拓扑，输出的功率可以满足LED的功率；DC/DC的部分采用国半德尔LED恒定电流芯片。其中在AC/DC部分所采用的反激式的电源所产生的损耗将影响电源的效率，其损耗主要有：一次场效应晶体管的损耗，主要是导通和开关损耗；二次侧的整流二极管造成的功率损耗；高频变压的固有的铁损、铜损、漏感损耗等，为了提高整个电源的高效率就应当对上面三种情况进行控制。

2、控制形式和零电压设计

在提高效率的设计中，如采用ST所生产的L6562作为控制芯片，此芯片是一种较为经济的功率因数校正控制元器件。反激方式电源工作是在不连续导电的模式下进行工作的，通过前端的滤波其进行自动调整实现高功率。为了减小场效应晶体管损耗，利用与芯片相适应的器件，这样可以有效的降低在导通时出现的损耗，同时还可以利用准谐振的技术实现场效应晶体管的零电压导通，完成对开关损耗的控制cssci期刊目录。

3、同步整流设计

通常的反激式开关在利用中二次侧的整流二级管也会形成较大的损耗，为了实现高效率可以利用具有低导通降压的二极管来缓解着高损耗的问题，但是实践中看，此种改进的效果并不明显，同时一些设计中输出的的电压较高，而肖特基二极管的反向耐压性能并不理想，所以其不能满足高效率需求。

实践证明较好的方法是采用同步整流技术对功率进行调整，利用导通电阻较低的场效应晶体管代替整流二极管。同步整流方式可以分为外驱动和内驱动两种，工作原理也可分为电压型和电流型、谐振型驱动等。这些同步驱动的方式各自有其优势和不足。其中一种较为实用的是电流同步的控制驱动方案，但是因为驱动中选择了场效应晶体管门极驱动电压钳位在输出电压上，而门极穿电压通常较低，因此要采用此种方法就要降低输出电压。

所以可以采用混合型的同步整流方法，其工作的原理为在两个变压器上的两个绕组为T3、T4，其中T3设计为二次绕组主要负责能量的传递，T4则为辅助绕组。在T4上的电压随着T3电压的升高而升高，用于开启同步整流用场效应管。此时的电流互感器中的两个绕组也起到不同的作用，初级绕组是串联在主电路中，是检验流经的场效应管的电流，当该绕组中的电流下降到0的时候节能高效，另一个绕组则将场效应管断开。所以此种方案可以利用电压信号来控制场效应晶体管的导通，电流信号泽尔负责其关闭，不仅仅提高了效率还可以稳定的工作，控制了无开通的情况。

4、变压器的高效率设计

高频率变压器是隔离形式的电源中不可或缺的器件，在提升效率的方面也有着重要的作用。变压的损耗主要来自铜损、铁损、漏感损耗，此三者的损耗可以通过必要的手段进性损耗的控制，但是控制的措施不能完全达到综合高效的目标效果。因此，新型的变压器技术将高频率供电系统进行了升级。此种变压器的技术日趋成熟，主要特点是高度低，利用底部面积大的平面磁芯。此种变压器采用的绕着是螺旋印制线构成。和以往的变压器相比此种平面型的变压效果更高，工作效率也得到了提升，且体积小、漏感小、导热性好、一致性强等。虽然其距离应用还有一段时间，但是可以成为高端应用领域的替代产品。

三、结束语

LED路灯系统的高效率电源驱动器的设计，其首要的目的就是保证路灯的高频率工况，同时防止供电系统中的干扰侵入到路灯系统中而造成损坏。其次，利用多种复合电路和晶体管来提高供电过程中的各种线路损耗，提高供电的效率，以此达到安全、高效的目的。

参考文献：

[1]魏大为.大功率LED路灯驱动电源的设计[J].电工技术,2009,(05)

[2]张国隽.城市路灯照明节能方案的设计[J].广东科技,2007,(S2)

[3]陈发强.优化路灯电源设计节约用电[J].科技资讯,2007,(29)

[4]金香.路灯电源控制系统的设计[J].节能,2009,(09)

led驱动电路范文第5篇

尽管白光LED优点很多，但LED驱动电路的设计却面临着重大挑战。空间限制的要求和散热的要求都对设计有所限制。最后，设计师们还必须认真考虑EMI要求对其设计的影响。

在低功率(≤3W)照明应用中，设计师部使用了现成的非隔离式、基于电感的降压式和升降式开关模式电源。本文将对这两种拓扑结构进行比较，论述各自的优缺点。

两种拓扑结构

为配置为基本降压式转换器和基本升降压式转换器的LinkSwitch-TN器件。通过在单片IC上集成一个功率MOSFET，振荡器、简单的开／关控制、一个高压开关电流源、频率抖动、逐周期电流限流及热关断电路，可以简化转换器阶段的设计复杂度并减少元件数。LinkSwitch-TN器件可通过漏极引脚实现自供电，无需使用偏置电源及相关电路。它极具成本效益，可用来替代输出电流小于或等于360mA的线性和电容降压式非隔离电源，因此能够提供出色的输入电压调整率和负载调整率。与无源元件电源方案相比，它的效率更高，而功率因子则比电容降压式方案高。

降压式转换器具有诸多优点。首先，它可以最大化所选LinkSwitch-TN器件的可用输出功率以及电感值。同时还可以降低电源开关和续流二极管的电压应力。此外，流经输出电感的平均电流要略低于同类升降压式转换器中的平均电流。

升降压式转换器与降压式转换器相比，其配置具有一大优点，即输出二极管与负载串联。在降压式转换器中，如果MOSFET发生短路故障，输入将直接与输出相连。而在升降压式转换器中发生此类情况时，反向偏压输出二极管则会阻断输入和输出之间的通路。

在这两种转换器中，AC输入经D1、D2、C1、C2、RF1和RF2整流滤波。两个二极管可以增强输入电涌承受能力和传导EMI性能。设计师应该使用可熔阻燃电阻作为RFI，但可以使用只具阻燃功能的电阻作为RF2。IAnkswitch-TN器件中的开／关控制用于调节输出电流。一旦进入反馈(FB)引脚的电流超过49μA，MOSFET开关将被禁用，以便进入下一开关周期。

降低热量

设计LED驱动电路所面临的主要挑战是散热问题。即使采用比白炽灯技术效率更高的技术，3W的电路也将会达到可危及器件完整性的温度级别。而且，将驱动电子器件集成到具有严格限制的标准GU10灯座中时也会遇到严峻的散热挑战。设计者解决该问题的唯一途径便是将热量传导至灯泡的旋入式灯座上。LinkSwitchTN器件中添加有一热关断电路，在结温度超过142℃时可禁用功率MOSFET，从而防止LED遭受潜在的损坏。一旦结温度下降75℃，MOSFET将自动重新开启。

与降压拓扑结构相比，升降压拓扑结构的效率要略低一些，这是因为功率不会在MOSFET开关每次打开时都传输到输出端。因此，它产生的热量比降压拓扑结构多。不过差别不太明显。

为确保电路拓扑结构符合热调节要求，设计师将电源组件安装到灯座中，然后测量LNK306DN源极引脚的温度。在理想情况下，源极引脚的温度不应超出100℃。在25℃的室内环境温度下测量的结果表明，V10值上升到265VAC时，源极引脚温度将超过100℃。鉴于这些结果，设计师断定可能对某些额外的散热器有热限制方面的要求，比如将LED散热片放下UI SO-8C封装顶端。

控制EMI

LED驱动电子器件电路必须符合严格的EN55022B/CISPR22B传导EMI要求。鉴于开关IC的高开关频率和GUIO灯座有限的尺寸大小，这些要求给灯泡设计师又带来了重大挑战。在升降压电路拓扑结构中，EMI噪声电流环路~MOSFET流向输出二极管、输出电容，然后返回输入电容；而在降压电路配置中，该电流环路从MOSFET流向续流二极管，然后返回输入电容，因此较前者中的环路短。因此，上述情况导致在升降压设计中略微降低噪声要更困难。

为了符合行业EMI规范，工程师决定将驱动电子器件分成两个电路板：位于顶部的转换器电路板与位于底部的输入整流／EMI滤波器电路板。然后他们在两个电路板之间放置法拉第屏蔽。电气连接到转换器电路板的屏蔽含有一个单面铜铂区域PCB，后者的构造尺寸与底部输入整流／EMl滤波器电路板相同。使用本设计驱动3个LED，其测试结果显示，传导EMI在输入电压为230VAC的最差情况下约为7dBμV，低于行业EMI要求。