HB-LED驱动方法综述（下）

     2.3　LED驱动IC方法

　　2.3.1　镜像电流源型———CAT4101

　　镜像电流源型定电流控制方法通过外部电阻Rset设置一个参考电流,然后通过镜像电流源( 1 ∶400)可以控制和调节LED电流。内部控制逻辑如图8所示,可以通过以下关系设置LED电流:

图8　CAT4101内部结构(左)和应用电路(右)

　　2.3.2　电流检测电阻型———MAX16801 /2

　　电流检测电阻型LED驱动通常包括一个误差放大器( EA) ,可以地调节LED电流, LED的电流计算公式为:

　　其中,Vref = 1.23V。

　　电路如图9所示, CS引脚检测电感电流,用于调节LED电流。可以连接RC滤波器除去前沿毛刺。

图9　MAX16801 /2应用电路

　　3　SMPS IC LED驱动方法

　　3.1　隔离型

　　变压器绕组均为副边绕组,通过光耦隔离将反馈信号传递到变压器原边,对特定的输出电压和电流进行调节。

　　3.1.1　PC +Rcs + ZD

　　图10所示电路中,负载LED的CC动作是通过R1来实现的,假定光耦PC1的发光二极管的正向导通压降为1V,则LED的电流设置值为:

图10　PC + Rcs + ZD构成的CC /CV电路

　　此外,当LED空载时,为了防止输出电压过高,稳压二极管ZD1和R2、R3支路可以进行电压调节,当输出电压超过Vzd1后, ZD1 开始导通, R2 电压达到PC1的导通电压后, PC1开始反馈,电源控制器开始进行调节,减小或停止向副边输送能量。

　　3.1.2　PC + ZD + Tr +Rcs

　　如图11 所示, R1 限制输出电流, Io = Vbe /R1 =0.65V /R1,当VR1 >Vbe时Q1导通,于是电流通过R2和PC1反馈到电源IC的原边,限制能量从原边传递到副边,从而减小输出电流; ZD1用于过电压保护,当输出电压超过ZD1 的阈值, ZD1 导通, R3 上的分压超过PC1的阈值也可使PC1导通进行反馈。

图11　PC + ZD + Tr + Rcs构成的CC /CV电路

　　3.1.3　PC + Tr + TL431 +Rcs

　　图12所示电路中,用常规的TL431和PC1来实现定电压控制,使得LED负载空载或开路时不至于产生过高的输出电压。通过R5 来实现输出定电流控制, Io =Vbe /R5 = 0.65V /R5 ,当VR5 >Vbe时Q1导通,于是电流通过R1、PC1和Q1反馈到电源IC的原边,限制能量从原边传递到副边,从而减小输出电流。

图12　PC + Tr + TL431 + Rcs构成的CC /CV电路

　　3.1.4　PC +OPA + TL431 +D

　　这种由运放、TL431稳压器和光耦构成的反馈电路很高,输出侧的V - I曲线的下垂特性很直,是以上几种CC /CV特性中的。定电流是通过比较器U3A的非同名端的电压低于地电位时, U3A输出高电平使得光耦U1 导通传递信号来实现的。而定电压控制的实现是通过U3B 的同名端电压高于U2的参考电压2.5V时U3B输出高电平使得光耦U1导通,从而传递反馈信号的原边,控制原边向副边输送的能量以限制输出电压。

　　这种CC /CV输出控制电路的,但是元器件较多,电路也较复杂,而且还需要一个辅助绕组,加上稳压器给运放U3供电。

图13　PC +OPA + TL431 +D构成的CC /CV电路。

　　3.2　非隔离型

　　3.2.1　Tr +Rcs + ZD

　　这种电路原理上与隔离型反馈相似,由于用于非隔离型3.1.1 电路的场合,此处用三极管来替代光耦。三极管的集电极连接到电源IC的拉出型反馈信号引脚,用于控制占空比或工作频率等。

图14　Tr + Rcs + ZD构成的CC /CV电路

　　3.2.1　Trs +Rcs + ZD

　　很多峰值电流模式控制器IC具有专用的RT引脚。与该引脚相连的电阻用来设置内部电流,该内部电流用来给振荡器电容(可以是内部或外部)充电。

　　振荡器电容上的斜坡电压控制开关频率,这样,开关频率与RT引脚的输出电流成正比。电阻越小(大) ,电流就越大(小) ,开关频率也就越高(低) 。基于这一原理,可利用输出电压反馈来调整开关频率。

　　如图15所示, R3、R4构成分压器,当VR4超过Vbe时,有电流通过R5、Q2和Q4,这些参数决定IR5 ,通过IR5的大小可以调整变换器的工作频率,进而控制输出电压。

　　此外, ZD1、Q3和R6组成过电压保护回路,过电压发生时, ZD1 和Q3 导通, VR4被钳位于低压,于是Q2截止,Q4不会从RT脚拉出电流,于是转换器停止振荡,输出电压也随之降低。

　　可以推导出LED电流如式(10)所示:

　　式中, KIC是控制器的电流与频率的倍增常数。

图15　镜像电流源构成的CV电路

　　4　小结

　　针对LED的使用越来越广泛的现状,文中介绍了各种CC /CV 的LED 驱动类型,主要包括简单的ON /OFF驱动、LDO驱动、高频分立器件驱动和IC驱动的副边反馈控制等策略。

　　这些LED驱动电路在实际LED 应用开发中被广泛使用。掌握这些CC /CV电路,有助于开发出稳定可靠的LED用电源和驱动电路方案。