適用于汽車應(yīng)用的高亮度LED驅(qū)動電路

近年來，高亮度LED應(yīng)用發(fā)展神速，特別是在指示牌、交通信號燈方面。而對汽車應(yīng)用來說，LED亦有極大的吸引力，長壽命、抗震、高效、對光源良好的控制能力，都是它的優(yōu)勢。當(dāng)然，相對于白熾燈，LED需要驅(qū)動電路，還有汽車電氣是靠酸鉛蓄電池供電的，是機(jī)械驅(qū)動的交流發(fā)電機(jī)充電，這類電池適合白熾燈，不適用LED，因此，設(shè)計(jì)一種穩(wěn)壓性能良好而又低噪聲的驅(qū)動電路是十分必要的。

　　理論上，LED光輸出與驅(qū)動電流有關(guān)，而與電源電壓無關(guān)。最對低要求應(yīng)用，如果電源電壓穩(wěn)定的話，一個(gè)電阻就可限制電流。值得注意的是，對這種最簡單的應(yīng)用電路，LED在一定程度上顯示出自穩(wěn)定特性。亦即，若溫度升高的話，LED的光輸出減少，但同時(shí)其正向壓降亦降低，使驅(qū)動電流增加，從而補(bǔ)償了較高溫度下光輸出的減少。遺憾的是，汽車電源的變化范圍是很大的，在8V-18V之間，峰值電壓可達(dá)幾十伏。此外，高亮度LED驅(qū)動電流大，會在電阻上產(chǎn)生大量的熱量，使散熱設(shè)計(jì)復(fù)雜化。

　　相對簡單的方案是使用線性降壓穩(wěn)壓器(圖1)，D1是一個(gè)穩(wěn)壓二極管，通過LED的電流設(shè)定為VD1/RSET。D2對基極二極管進(jìn)行濕度補(bǔ)償。這個(gè)電路仍然存在能量損失問題和電阻散熱問題。對于低電流LED，尤其是串聯(lián)后的LED正向壓降和稍低于電源電壓的場合，這個(gè)電路不失為經(jīng)濟(jì)有效的方案。

圖1 簡單穩(wěn)流電路

　　在多數(shù)場合，開關(guān)電源提供一種更佳的電氣解決方案。顧名思義，開關(guān)電源是開關(guān)工作的，在一個(gè)周期，對RLC電路充電;在下一個(gè)周期，存儲的能量用來驅(qū)動負(fù)載。這類電路效率極高，一般都能達(dá)到90%以上，開關(guān)穩(wěn)壓器能提升電壓，降低電壓，還能產(chǎn)生極性相反的電壓，這是線性穩(wěn)壓器所不具備的。

　　最簡單的開關(guān)穩(wěn)壓器是圖2所示的降壓穩(wěn)壓器，輸入電壓與LED電壓之間的壓差對電感L充電，電流隨之增加，當(dāng)流達(dá)到預(yù)設(shè)的值時(shí)，控制電路將串聯(lián)的晶體管關(guān)閉，在LED通路形成一個(gè)交變電流。注意，在LED驅(qū)動應(yīng)用中，開關(guān)穩(wěn)壓電路控制電流的峰值。這個(gè)值由可編程IC或外部元件來設(shè)定。電流值也由 FET開關(guān)漏極上檢測電阻來定義。降壓穩(wěn)壓器流過LED的電流是連續(xù)的，但是交變的，而對電源而言是不連續(xù)的，這對電源工作會產(chǎn)生一事實(shí)上的影響，也增加了電源線上的噪聲。

圖2 降壓型開關(guān)穩(wěn)流電路