LED驅(qū)動(dòng)電源知識(shí)大全套

一 LED基本分類與應(yīng)用

●按輸出功率分類：

0.4W、1.28W、1.4W、3W、4.2W、5W、8W、10.5W、12W、15W、18W、 20W、23W、25W、30W、45W、60W、100W、120W、150W、200W、300W 等。

●按輸出電壓分類：

DC4V、6V、9V、12V、18V、24V、36V、42V、48V、54V、63V、81V、105V、135V等。

●按外形結(jié)構(gòu)分類：

PCBA裸板和有外殼的兩種。

●按安全結(jié)構(gòu)分類：

隔離和非隔離的兩種。

●按功率因數(shù)分類：

帶功率因數(shù)校正和不帶功率因數(shù)。

●按防水性能分類：

防水和不防水兩種。

●按激勵(lì)方式分類：

自激式和它激式。

●按電路拓?fù)浞诸悾?/p>

RCC、Flyback、Forward、Half-Bridge、Full-Bridge、Push-PLL 、LLC等。

●按轉(zhuǎn)換方式分類：

AC-DC與DC-DC兩種。

●按輸出性能分類：

恒流、恒壓與既恒流又恒壓三種。

LED驅(qū)動(dòng)電源的應(yīng)用

分別用于射燈、櫥柜燈、小夜燈、護(hù)眼燈、LED天花燈、燈杯、埋地?zé)?、水底燈、洗墻燈、投光燈?路燈、招牌燈箱、串燈、筒燈、異形燈、星星燈、護(hù)攔燈、彩虹燈、幕墻燈、柔性燈、條燈、帶燈、 食人魚燈、日光燈、高桿燈、橋梁燈、礦燈、手電筒、應(yīng)急燈、臺(tái)燈、燈飾、交通燈、節(jié)能燈、汽車尾燈、草坪燈、彩燈、水晶燈、 格柵燈、遂道燈等。

二、LED驅(qū)動(dòng)電源的重要性

接觸過LED的人都知道：由于LED正向伏安特性非常陡 圖1.1(正向動(dòng)態(tài)電阻非常小)，要給LED正常供電就比較困難。不能像普通白熾燈一樣，直接用電壓源供電，否則電壓波動(dòng)稍增，電流就會(huì)增大到將LED燒毀的程度。為了穩(wěn)定LED的工作電流，保證LED能正常可靠地工作，具有”鎮(zhèn)流功能”的各種各樣的LED驅(qū)動(dòng)電路就應(yīng)運(yùn)而生。最簡單的是串聯(lián)一只鎮(zhèn)流電阻，而比較復(fù)雜的是用許多電子元件構(gòu)成的“恒流驅(qū)動(dòng)器”。

三、LED驅(qū)動(dòng)的技術(shù)方案

一 鎮(zhèn)流電阻方案

此方案的原理電路圖見圖1。這是一種極其簡單，自LED面世以來至今還一直在用的經(jīng)典電路。

LED工作電流I按下式計(jì)算：

I與鎮(zhèn)流電阻R成反比;當(dāng)電源電壓U上升時(shí)，R能限制I的過量增長，使I不超出LED的允許范圍。

此電路的優(yōu)點(diǎn)是簡單，成本低;缺點(diǎn)是電流穩(wěn)定度不高;電阻發(fā)熱消耗功率，導(dǎo)致用電效率低，僅適用于小功率LED范圍。

一般資料提供的鎮(zhèn)流電阻R的計(jì)算公式是：

按此公式計(jì)算出的R值僅滿足了一個(gè)條件：工作電流I 。而對驅(qū)動(dòng)電路另兩個(gè)重要的性能指標(biāo)：電流穩(wěn)定度和用電效率，則全然沒有顧及。因此用它設(shè)計(jì)出的電路，性能沒有保證。

二 鎮(zhèn)流電容方案

電路的工作是基于在交流電路中，電容存在容抗XC也有”鎮(zhèn)流作用”的原理。另外電容消耗無功功率，不發(fā)熱;而電阻則消耗有功功率，會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，所以鎮(zhèn)流電容比鎮(zhèn)流電阻，能節(jié)省一部分電能，并能設(shè)計(jì)成將LED燈直接接到市電～220V上，使用更為方便。

此方案的優(yōu)點(diǎn)是簡單，成本低，供電方便;缺點(diǎn)是電流穩(wěn)定度不高，效率也不高。僅適用于小功率LED范圍。當(dāng)LED的數(shù)量較多，串聯(lián)后LED支路電壓較高的場合更為適用。

三 線性恒流驅(qū)動(dòng)電路

上面已經(jīng)提到電阻、電容鎮(zhèn)流電路的缺點(diǎn)是電流穩(wěn)定度低(△I/I達(dá)±20～50%)，用電效率也低(約50～70%)，僅適用于小功率LED燈。

為滿足中、大功率LED燈的供電需要，利用電子技術(shù)常見的電流負(fù)反饋原理，設(shè)計(jì)出恒流驅(qū)動(dòng)電路。和直流恒壓電源一樣，按其調(diào)整管是工作在線性，還是開關(guān)狀態(tài)，恒流驅(qū)動(dòng)電路也分成兩類：線性恒流驅(qū)動(dòng)電路和開關(guān)恒流驅(qū)動(dòng)電路。

圖4是最簡單的兩端線性恒流驅(qū)動(dòng)電路。它借用三端集成穩(wěn)壓器LM337組成恒流電路，外圍僅用兩個(gè)元件：電流取樣電阻R和抗干擾消振電容C

四 開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)電路

上述線性恒流驅(qū)動(dòng)電路雖具有電路簡單、元件少、成本低、恒流精度高、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，但使用中也發(fā)現(xiàn)幾點(diǎn)不足：

a、調(diào)整管工作在線性狀態(tài)，工作時(shí)功耗高發(fā)熱大(特別是工作壓差過大時(shí))，不僅要求較大尺寸的散熱器，而且降低了用電效率。

b、電源電壓要求按公式(13)與LED工作電壓嚴(yán)格匹配，不允許大范圍改變。也就是說它對電源電壓及LED負(fù)載變化的適應(yīng)性差。

c、它僅能工作在降壓狀態(tài)，不能工作在升壓狀態(tài)。即電源電壓必須高于LED工作電壓。

d、供電不太方便，一般要配開關(guān)穩(wěn)壓電源，不能直接用～220V供電。

輸入整流:將正負(fù)變化的交流電變成單向變化的直流電

濾波:將變化的電壓波形平滑成波動(dòng)較小的直流電壓波形

變壓器:儲(chǔ)存能量,產(chǎn)生需要的輸出電壓.原、副邊隔離。

輸出穩(wěn)壓:穩(wěn)定輸出電壓

取樣反饋:將輸出電壓的變化反映到控制電路,以便采取相應(yīng)的措施保證輸出電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)

PWM+開關(guān):控制電路,根據(jù)反饋回來的信號(hào)控制變壓器儲(chǔ)存能量的多少,從而保證輸出的穩(wěn)定

采用開關(guān)電源驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn):效率高，一般可以做到80%～90%，輸出電壓、電流穩(wěn)定。輸出紋波小。且這種電路都有完善的保護(hù)措施，屬高可靠性電源。

LED驅(qū)動(dòng)電源主要有恒壓式和恒流式

(1)恒壓式：

a、當(dāng)穩(wěn)壓電路中的各項(xiàng)參數(shù)確定以后，輸出的電壓是固定的，而輸出的電流卻隨著負(fù)載的增減而變化;

b、恒壓電路不怕負(fù)載開路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全短路。

c、 以穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED，每串需要加上合適的電阻方可使每串LED顯示亮度平均;

d、 亮度會(huì)受整流而來的電壓變化影響。

(2)恒流式：

a、 恒流驅(qū)動(dòng)電路輸出的電流是恒定的，而輸出的直流電壓卻隨著負(fù)載阻值的大小不同在一定范圍內(nèi)變化，負(fù)載阻值小，輸出電壓就低，負(fù)載阻值越大，輸出電壓也就越高;

b、 恒流電路不怕負(fù)載短路，但嚴(yán)禁負(fù)載完全開路。

c、 恒流驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)LED是較為理想的，但相對而言價(jià)格較高。

d、 應(yīng)注意所使用最大承受電流及電壓值，它限制了LED的使用數(shù)量;

開關(guān)恒流驅(qū)動(dòng)電路

恒流源和恒壓源不同之處就是恒流的那部分電路。

恒流部分：它主要由T1、R8、R9、R5組成。三級(jí)管的導(dǎo)通電壓0.7V是已知量。R8阻值也是已知量，當(dāng)電路開始工作后，只要R8和流過R8的電流乘積大于0.7V，三極管開始工作,電路就進(jìn)入恒流工作。

四、LED與LED驅(qū)動(dòng)電源的匹配

我們已經(jīng)很清楚的知道LED驅(qū)動(dòng)電源只有兩種方式：

恒流式：電流不變電壓在一定范圍內(nèi)變化(隨負(fù)載變化)

恒壓式：電壓不變電流在一定范圍內(nèi)變化(隨負(fù)載變化)

而LED燈配合的方式有三種：串聯(lián)式， 并聯(lián)式，串并混聯(lián)式。

串聯(lián)式：

要求LED驅(qū)動(dòng)器輸出較高的電壓。當(dāng)LED的一致性差別較大時(shí)，分配在不同的LED兩端電壓不同，通過每顆LED的電流相同，LED的亮度一致。

當(dāng)某一顆LED品質(zhì)不良短路時(shí)，如果采用穩(wěn)壓式驅(qū)動(dòng)，由于驅(qū)動(dòng)器輸出電壓不變，那么分配在剩余的LED兩端電壓將升高，驅(qū)動(dòng)器輸 出電流將增大，導(dǎo)致容易損壞余下所有LED。如采用恒流式LED驅(qū)動(dòng)，當(dāng)某一顆LED品質(zhì)不良短路時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)器輸出電流保持不變，不影響余下所有LED 正常工作。當(dāng)某一顆LED品質(zhì)不良斷開后，串聯(lián)在一起的LED將全部不亮。解決的辦法是在每個(gè)LED兩端并聯(lián)一個(gè)齊納管，當(dāng)然齊納管的導(dǎo)通電壓需要比LED的導(dǎo)通電壓高，否則LED就不亮了。

并聯(lián)式：

要求LED驅(qū)動(dòng)器輸出較大的電流，負(fù)載電壓較低。分配在所有LED兩端電壓相同，當(dāng)LED的一致性差別較大時(shí)，而通過每顆LED的電流不一致，LED的亮度也不同?？商暨x一致性較好的LED，適合用于電源電壓較低的產(chǎn)品。

當(dāng)某一個(gè)顆LED品質(zhì)不良斷開時(shí)，如果采用恒壓式LED驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器輸出電流將減小，而不影響余下所有LED正常工作。如果是采用 恒流式LED驅(qū)動(dòng)，由于驅(qū)動(dòng)器輸出電流保持不變，分配在余下LED電流將增大，導(dǎo)致容易損壞所有LED。解決辦法是盡量多并聯(lián)LED，當(dāng)斷開某一顆LED 時(shí)，分配在余下LED電流不大，不至于影響余下LED正常工作。所以功率型LED做并聯(lián)負(fù)載時(shí)，不宜選用恒流式驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)某一顆LED品質(zhì)不良短路時(shí)，那么所有的LED將不亮，但如果并聯(lián)LED數(shù)量較多，通過短路的LED電流較大，足以將短路的LED燒成斷路。

串并混聯(lián)方式

在需要使用比較多LED的產(chǎn)品中，如果將所有LED串聯(lián)，將需要LED驅(qū)動(dòng)器輸出較高的電壓。如果將所有LED并聯(lián)，則需要LED驅(qū)動(dòng)器輸出較大的電流。 將所有LED串聯(lián)或并聯(lián)，不但限制著LED的使用量，而且并聯(lián)LED負(fù)載電流較大，驅(qū)動(dòng)器的成本也會(huì)大增。解決辦法是采用混聯(lián)方式。串并聯(lián)的LED數(shù)量平均分配，分配在一串LED上的電壓相同，通過同一串每顆LED上的電流也基本相同，LED亮度一致。同時(shí)通過每串LED的電流也相近。

當(dāng)某一串聯(lián)LED上有一顆品質(zhì)不良短路時(shí)，不管采用恒壓式驅(qū)動(dòng)還是恒流式驅(qū)動(dòng)，這串LED相當(dāng)于少了一顆LED，通過這串LED的電流將大增，很容易就會(huì) 損壞這串LED。大電流通過損壞的這串LED后，由于通過的電流較大，多表現(xiàn)為斷路。斷開一串LED后，如果采用恒壓式驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器輸出電流將減小，而不 影響余下所有LED正常工作。如果是采用恒流式LED驅(qū)動(dòng)，由于驅(qū)動(dòng)器輸出電流保持不變，分配在余下LED電流將增大，導(dǎo)致容易損壞所有LED。解決辦法是盡量多并聯(lián)LED，當(dāng)斷開某一顆LED時(shí)，分配在余下LED電流不大，不至于影響余下LED正常工作。

混聯(lián)方式還有另一種接法，即是將LED平均分配后，分組并聯(lián)，再將每組串聯(lián)一起。

當(dāng)有一顆LED品質(zhì)不良短路時(shí)，不管采用恒壓式驅(qū)動(dòng)還是恒流式驅(qū)動(dòng)，并聯(lián)在這一路的LED將全部不亮，如果是采用恒流式LED驅(qū)動(dòng)，由于驅(qū)動(dòng)器輸出電流保持不變，除了并聯(lián)在短路LED的這一并聯(lián)支路外，其余的LED正常工作。假設(shè)并聯(lián)的LED數(shù)量較多，驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電流較大，通過這顆短路的LED電流將增大，大電流通過這顆短路的LED后，很容易就變成斷路。由于并聯(lián)的LED較多，斷開一顆LED的這一并聯(lián)支路，平均分配電流不大，依然可以正常工作，哪么 整個(gè)LED燈，僅有一顆LED不亮。

如果采用恒壓式驅(qū)動(dòng)，LED品質(zhì)不良短路瞬間，負(fù)載相當(dāng)少并聯(lián)一路LED，加在其余LED上的電壓增高，驅(qū)動(dòng)器輸出電流將大增，極有可能立刻損壞所有 LED，幸運(yùn)的話，只將這顆短路的LED燒成斷路，驅(qū)動(dòng)器輸出電流將恢復(fù)正常，由于并聯(lián)的LED較多，斷開一顆LED的這一并聯(lián)支路，平均分配電流不大， 依然可以正常工作，哪么整個(gè)LED燈，也僅有一顆LED不亮.

通過對以上分析可知，驅(qū)動(dòng)器與負(fù)載LED串并聯(lián)方式搭配選擇是非常重要的，恒流式驅(qū)動(dòng)功率型LED是不適合采用并聯(lián)負(fù)載的，同樣的，恒壓式LED驅(qū)動(dòng)器不適合選用串聯(lián)負(fù)載。