詳解:汽車LED照明方案設計
上傳人:未知 上傳時間: 2011-05-12 瀏覽次數: 158 |
對車用LED來說,其相對抗振、壽命長、高能效及可以對光源進行精妙控制等特性是關鍵因素。與白熾燈泡相比,LED對機械震動不敏感,但需要驅動電路。一般來說,汽車電氣供電系統以鉛酸電池為電源,該電池由引擎通過機械方式驅動的交流發電機/穩壓器充電。這樣一個系統適合老式白熾燈泡,但不適合LED。為使LED達到最佳性能,需一個精準恒流的電流源。
為正確驅動LED,需控制電流,而與電壓無關。光輸出基本取決于電流而不是電壓。理論上,每個電子都轉換為光子,而逃逸出LED的固定比例的光子就成為我們看見的光。
若電壓恒定,則只需一個電阻就可實現一個質量不高的方案。應該指出的是,當LED與電阻簡單串接在一起時,LED本身在一定程度上是自調節的。若溫度升高,LED的效率和亮度都降低,且前向壓降同時減小。減小的前向壓降又導致電流增加,從而些許彌補了因溫升造成的亮度下降。只要電池電壓恒定,串聯電阻方案足以滿足計算機和儀器儀表應用的要求。但汽車行業強制規定設備要能滿足電池在8V至18V間的變化,且還要能容忍80V的峰值。另外,高亮LED會在電阻上產生大量熱。因而使得熱設計更困難。
一個好些但并非最佳的替代方案是采用一個dc-dc電壓轉換器來生成一個合適的穩定電壓然后將此與一個電阻結合起來。若你已有一個為計算機或其它電子設備供電的dc-dc轉換器,則該方案可行;另外,這種方法可能是驅動LED最常用的方法。
但采用一個工作時與電壓無關的恒流器驅動LED是個更好方案。能量消耗和能量轉換分別是兩種基本的恒流器類型。
線性降壓恒流器是能量消耗型恒流器的一個例子。對一個給定電流來說,恒流器兩端壓降所代表的能耗被消耗掉。另一種情況則是能量轉換恒流器,它試圖把不同電平間的能量差儲存起來。
描述這種能量轉換所用的方程是熱力學基本定律之一:
輸入功率=輸出功率
用W=V·I給定(給定),替換式中的W:
Vin·Iin=Vout·Iout+(100-X%效率)W發熱(發熱)
若將LED的前向電壓作為Vout,將所需的電流作為Iout,就將得到描述LED驅動器的一般方程。
耗能的LED驅動器
用分立器件搭建一個線性恒流器相對簡單。圖1就是一款用分立器件搭建的恒流器。D1應是支齊納二極管或電壓參考。電流則由方程ILED=VD1/RSET確定。D2提供對晶體管基極二極管的簡單溫度補償。
雖然該電路簡單,但與所有耗能LED驅動器一樣,都存在能量消耗和由電阻產生的發熱問題。隨著LED亮度的增加,發熱會越來越嚴重。LED點的越亮,浪費的能量越多。
在電流較小、且串在一起的LED前向電壓的總和略低于電源電壓時,這種類型的穩流方式可以用。有幾家LED驅動器IC廠商采用的就是這種恒流方法。但在驅動高亮度LED時,不建議采用該方法。
省量的LED驅動器
在許多情況,開關恒流器能提供一個更好的電子方案。開關恒流器控制一個串接負載的通/斷,它也因此得名。在一個周期內,RLC(槽電路)電路被充電。在下一個周期,該儲存的能量被用于驅動負載或用于加高驅動負載的能量中樞的電壓水平。這種能量安排一般可實現高于80%的效率,在大多情況還可達到90%以上。所以,開關恒流器可被用于升高電壓、降低電壓甚或反轉電壓。而線性恒流器就不具備這些能力。
工作描述:輸入電壓和LED電壓之間的壓差,給線圈L充電。當在線圈中積聚起能量后,高于其的電壓將下降而電流隨之增加。當電流達到一個規定值時,控制電路將順序關斷晶體管。然后在一定的關斷時間內,線圈內的部分能量將給LED供電。這樣就在LED上有交迭電流流過。開關恒流器電路控制電流的峰值。可通過編程恒流器IC或外部器件設定該值。電流還取決于位于NFET開關漏極端感應電阻的選擇。
在降壓恒流器應用中,流過LED的電流是連續的,但卻是交迭的。而整個電路的能耗卻是不連續的(圖2)。它可在電源輸入側引發問題并通過電源線輕易地引發噪聲。
升壓調節器
若電源電壓低于全部串接LED前向電壓之和,則要選用升壓恒流器。因升壓恒流器除了要控制電流外,還要控制升高了的電壓,所以,此類恒流器更復雜。
這種升壓恒流器無法處理電源電壓高于全部串接LED前向電壓之和的情況,發生這種情況時,電流會不受控制地急劇增加,如圖3所示。
用戶名: 密碼: