LED低光衰驅(qū)動電路設(shè)計

0 引 言

LED照明燈具具有節(jié)能省電、高效、環(huán)保、壽命長等優(yōu)點，LED 照明燈具將逐漸取代白熾燈及熒光燈。若LED照明燈具走向全世界，其必將成為一個海量的產(chǎn)品。顯然，不斷地提高LED的輸入功率與發(fā)光效率是實現(xiàn)其成為通用照明方式的必由之路。

對于LED燈特別是大功率LED路燈，如果熱設(shè)計做得不好，LED結(jié)點溫度高，就會造成可逆性光衰和不可恢復(fù)的永久性光衰，影響LED燈具的性能和壽命。為了增加LED燈具可靠性，驅(qū)動電源的性能及可靠性有待提高。大量實踐表明，LED不能加大輸入功率的基本原因，是由于LED在工作過程中會放出大量的熱，使管芯結(jié)溫迅速上升，輸入功率越高，發(fā)熱效應(yīng)越大。溫度的升高將導(dǎo)致器件性能的變化與衰減，甚至失效。本文對LED驅(qū)動電路進(jìn)行了過溫保護(hù)電路設(shè)計，從而降低了LED的光衰現(xiàn)象，并提高了LED的使用壽命。

1 LED過溫保護(hù)電路原理

1.1 集成電路

MBI1801是立即開關(guān)的驅(qū)動IC,也是專為高功率LED設(shè)計的驅(qū)動IC.MBI1801提供了一個恒電流輸出通道及高輸出電流能力，可通過一外接電阻(Rext)設(shè)定MBI1801電流，電流輸出范圍從50 mA~1 200 mA,用以控制LED的發(fā)光亮度，此外亦可通過輸入PWM 訊號控制LED明亮度。為確保應(yīng)用產(chǎn)品的可靠度，MBI1801內(nèi)建溫度感應(yīng)器與過熱保護(hù)(TP,Thermal Protection)功能。溫度感應(yīng)器可偵測MBI1801的溫度狀態(tài);當(dāng)MBI1801溫度超過165℃時，過熱保護(hù)功能會關(guān)閉電流，防止驅(qū)動器的溫度過高。MBI1801已在TO-265封裝體上增加散熱能力，以達(dá)到安全處理高輸出電流。

芯片特點：恒流輸出值不受輸出端負(fù)載電壓影響;大恒流輸出范圍值：1.2 A;利用一個外接電阻，可調(diào)整電流輸出值;內(nèi)建過熱保護(hù)裝置;操作電壓：5 V;“無鉛環(huán)保”包裝，加置散熱片。

產(chǎn)品應(yīng)用：高亮度LED照明;紅外線LED 攝影機(jī)。

1.2 電路工作原理

圖1為MBI1801搭配LED過溫保護(hù)電路。

MBI1801 需要外設(shè)一個電阻(REXT)以確定LED預(yù)設(shè)電流，MBI1801所要使用的電阻此處用一個電位器POT1來替代，該電位器的標(biāo)稱值計算方法為：

在一些常見的設(shè)計中REXT常用兩個電阻串聯(lián)進(jìn)行分壓，從而得到過溫保護(hù)線路中的U1.此時的U1是一個定值，一旦確定R2的阻值，過溫保護(hù)電路只能設(shè)定一個過溫保護(hù)點，為了提高電路對外界環(huán)境的適應(yīng)能力，可以將過溫保護(hù)點設(shè)置成可調(diào)節(jié)的溫度，于是此處選用一個電位器代替兩個串聯(lián)的電阻。

負(fù)溫度系數(shù)傳感器RT可接到LED 板上感測LED的溫度。當(dāng)LED的溫度升高時，熱敏電阻的阻值會隨之降低，此時U2電壓也會隨之升高。當(dāng)U2電壓超過U1的電壓值時，二極管VD2導(dǎo)通，U1的電位會被拉高，此時的LED電流計算公式為：

在式(1)、(2)、(3)中，UVD2為正向電壓，ILED為LED電流，UR-EXT為MBI1801 R-EXT 引腳的電壓。

LED電流會開始下降直到溫度平衡，反之亦然。

U1的電壓可以通過電位器設(shè)定，該電壓一旦確定，線路的啟動電壓也隨之而確定。

二極管VD2的作用在于當(dāng)U2

2 設(shè)計過程

2.1 定義負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻阻值變化曲線

負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻簡稱為NTC.使用溫度范圍：-40 ℃ ~125 ℃。電阻值隨溫度升高而變小。

100 kΩ負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻值對溫度的變化曲線如圖2所示。

2.2 確定電位器POT1

LED選用4串4并的連接方式，其輸入電壓為13.5 V,LED的電流為1.2 A.由于MBI801 R-EXT引腳的電壓UR-EXT等于1.251 V,因此MBI801所使用的電位器為

所以此處選擇1 kΩ的電位器。