輕松應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境 LED驅(qū)動浪涌保護(hù)應(yīng)用

LED之所以在市場上頗受歡迎，是由于其高效、低能耗的特點。因此其被廣泛應(yīng)用于顯示照明以及信號指示燈等領(lǐng)域。但是應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛同時也對LED本身的環(huán)境適應(yīng)性提出了挑戰(zhàn)，在戶外工作時，LED的驅(qū)動電路非常容易受到到過電壓和過電流的沖擊而造成故障或損壞，對財產(chǎn)和人員造成損失。所以在生產(chǎn)一款LED電源時一定要考慮其工作環(huán)境的復(fù)雜性，并作出保護(hù)性設(shè)計，降低故障的發(fā)生率。本文就針對如何對LED的驅(qū)動電路進(jìn)行防護(hù)進(jìn)行了簡單的探討。

熟悉LED電路的朋友一定都知道，LED驅(qū)動電路一般由下面幾個部分構(gòu)成幾個部分構(gòu)成，包括AC輸入、整流,、DC/DC轉(zhuǎn)換、等模塊。而保護(hù)措施需要根據(jù)不同模塊做出相應(yīng)的調(diào)整，比如各個模塊和電流在受到浪涌的情況下就需要不同有效防護(hù)措施。

1、LED驅(qū)動電路浪涌保護(hù)應(yīng)用

在交流電源AC輸入端浪涌保護(hù)方案，可以采用壓敏電阻(MOV) 或加氣體放電管(GDT/SPG)組合來進(jìn)行設(shè)計。在有接地的情況下，可以采用如圖1差共模同時防護(hù)的理念，在L-N之間并聯(lián)壓敏電阻(MOV)，可以有效地抑制差模所產(chǎn)生的浪涌過電壓，起到對后級電路保護(hù)，在L/N-PE之間分別采用MOV 或MOV+GDT/SPG對地的電路連接方式可以有效的將共模浪涌能量泄放到大地, 防止浪涌引入到后級電路而造成損壞;如果在電源沒有接地線情況下，如圖2則在L-N線間可直接并聯(lián)壓敏電阻進(jìn)行差模防護(hù)即可。為了避勉MOV保護(hù)元件在防護(hù)失效之后，出現(xiàn)短路失效著火燃燒的可能性，可以使用TMOV或PMOV進(jìn)行保護(hù)。針對上面 MOV交流耐受電壓選擇至少要高于線路最大交流工作電壓1.2~1.4倍，以避勉誤動作，在有同時使用放電管GDT/SPG時，放電管擊穿電壓的下限值必須至少高于電路的最大峰值電壓，耐受電流必須根據(jù)自身浪涌等級的需求選擇不同電流等級，以符合于浪涌測試標(biāo)準(zhǔn)的要求。2、AC/DC后防護(hù)電路示意圖

在有交流經(jīng)過整流后，后端直流電路中的芯片對過壓和過流非常敏感，芯片易受損壞，如圖3所示，經(jīng)整流之后并聯(lián)瞬態(tài)抑制二極管TVS， 在有過壓產(chǎn)生時，TVS會以皮秒級的反應(yīng)速度動作而把過高電壓鉗制在一個安全的范圍內(nèi)，從而保護(hù)后端芯片免受過壓的沖擊。異常電流可以通過在電路中設(shè)計自恢復(fù)保險絲PPTC進(jìn)行防護(hù)，PPTC在過流產(chǎn)生時阻抗能迅速的變大，從而有效地阻斷異常電流，直至故障排除PPTC就可繼續(xù)恢復(fù)低阻狀態(tài)，使電路能繼續(xù)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。TVS選用時截止電壓一般為正常工作電壓峰值的1.2~1.4倍即可，TVS功率大小要根據(jù)過壓的能量選擇合適的等級。PPTC選擇要結(jié)合電路工作電流及電壓進(jìn)行參考以及環(huán)境溫度也是影響PPTC選擇一個重要關(guān)鍵指標(biāo)，PPTC的保持電流會隨著應(yīng)用環(huán)境溫度的升高而降低。PPTC在電路中的位置一般串聯(lián)在TVS前端，這樣PPTC不僅可以對電路芯片有效的起到保護(hù)作用同時又可以對TVS管起到一定保護(hù)作用，可以大大的提高TVS管的使用壽命。

3、LED直接驅(qū)動電路防護(hù)示意圖

圖4 LED直流驅(qū)動電路防護(hù)示意圖

LED發(fā)光的亮度是由通過LED的電流大小來控制， 不穩(wěn)定的電流又極易燒壞LED，如圖4在DC/DC模塊后可以在電路中串聯(lián)恒流二極管來獲得穩(wěn)定的電流,，這樣不僅可以使LED獲得穩(wěn)定的亮度,，又不至于因電流的不穩(wěn)定而燒壞LED。低功率的LED燈工作電流一般為10mA到30mA，大功率的LED燈工作電流從200mA到1400mA不等，可以根據(jù)所需要的工作電流選擇型號合適的恒流二極管。由于LED燈也易遭受到靜電放電過壓的干擾受損， 因此DC/DC電路后端的LED燈也需要做一定的有效過壓防護(hù)，一般采用TVS管就可以。4、LED燈串起防護(hù)示意圖

圖5 LED燈泡防護(hù)示意圖

當(dāng)多個的LED燈通過串聯(lián)的方式進(jìn)行連接時, 如圖5所示，一旦出現(xiàn)LED燈出現(xiàn)失效開路故障，整個LED燈都會因為此故障而影響到其它LED燈正常工作，為了解決這個問題, 可以針對每個LED燈上并聯(lián)一個防開路的LED保護(hù)器件Tx，這樣就可充分的提高每個LED的使用效率，當(dāng)單個LED出現(xiàn)失效開路故障時, 與之并聯(lián)的LED開路保護(hù)器件Tx會立即導(dǎo)通， 使之可持續(xù)的維持處于通態(tài)，從而保證了電路中其它串聯(lián)的LED不因單顆LED的開路故障而熄滅，但此防護(hù)措施成本相對比較高。綜上所述， LED驅(qū)動電路一般由AC輸入、整流,、DC/DC轉(zhuǎn)換、等模塊組成，從而一個LED驅(qū)動電路大致整體的防護(hù)方案可以參考如圖6所示：

圖6 LED驅(qū)動電源整體防護(hù)示意圖

當(dāng)處于實際的應(yīng)用中時，影響浪涌保護(hù)元件選擇的因素非常多，雷擊浪涌測試等級、芯片參數(shù)、工作電壓、工作環(huán)境等都是必須考慮的問題。所以在為LED驅(qū)動電源設(shè)計防護(hù)時，我們就需要對諸多因素進(jìn)行考慮，只有綜合多方情況仔細(xì)考量，才能有目的性的設(shè)計出能夠充分發(fā)揮作用的保護(hù)方案。