用于电源应用的LED驱动器

LED 是具有非线性电气特性的器件。如果对 LED 施加低电压，则它不会导通。通过增加电压，达到一个阈值，高于该阈值，器件通过发光和吸收大量电流立即进入导通状态。但是，如果进一步增加电压，LED 会在短时间内过热并烧坏。因此，为了确保正确和持久的 *** 作，LED 必须在将导通状态与阻断状态分开的窄电压带中工作(图 1)。

图 1：电源 LED 的工作电压范围(红色)

问题是工作电压范围不是恒定的;相反，它根据温度甚至设备的使用年限因 LED 而异。功率 LED 的正向电压 (VF) 可变性最高可达 20%。因此，考虑到提供给 LED 的大约 60% 的能量以热量的形式消散，热管理是功率 LED 的一个重要因素。

为了解决与 VF 可变性相关的问题，可以用恒定电流而不是恒定电压驱动 LED。驱动电路自动调整输出电压以在所有条件下保持恒定电流。该电路适用于单个 LED 和串联连接的 LED 灯条，确保所有 LED 具有相同的亮度，即使每个 LED 的 VF 不同。由于 LED 不会过驱动，因此该电路可确保相同的最佳持续时间。如果一个 LED 发生短路故障，其余 LED 将继续正常工作。

最简单的恒流驱动器由恒压发生器组成，通过电阻为 LED 供电。这种解决方案虽然经济，但不能提供准确的电流调节并且会散发大量热量。此外，如果一个LED短路失败，电阻就会过载，在短时间内烧坏。

另一种常见的恒流驱动器是线性电流调节器。调节器中的反馈电路将电流保持在非常窄的范围内。多余的功率必须通过特殊的散热器消散。由于耗散高，这些电路的效率不是很高。

最好的恒流驱动器是开关稳压器。这是一种更昂贵的解决方案，但调节精度(高达 ±3%)和效率(高达 96%)都与成本/性能相关。此外，DC/DC 开关稳压器具有宽范围的输入和输出电压，允许连接不同长度的 LED 灯条的不同组合，并支持在广泛的值范围内进行 LED 调光。

LED灯条的连接

大多数恒流驱动电路以降压或降压转换器为代表，其中最大输出电压低于输入，限制了可以连接的LED数量。为了解决这个问题，我们可以使用升压转换器(其中输出电压高于输入电压)或使用两个或多个并联的 LED 灯条。

驱动 LED 的最简单、最安全的方法是为每个 LED 驱动器使用一个灯条。如果灯条上的任何 LED 开路失败，则通过其他 LED 的电流将被中断。如果任一 LED 发生短路故障，则流经其余 LED 的电流不变。

通过将多个灯条连接到同一个 LED 驱动器，可以驱动更多的 LED，但如果 LED 出现故障，就会出现问题。两个灯条并联，在LED开路故障的情况下，驱动器提供的恒流通过剩余灯条的所有LED，迅速将其烧坏。由于大功率 LED 非常可靠，因此此类故障不会经常发生，因此将多个 LED 灯条连接到同一个驱动电路仍然相当普遍。尽管如此，当连接多个 LED 并联时，包含一个电路(例如电流镜)很有用，该电路可以在发生开路或短路故障时通过平衡流过每个 LED 的电流来保护 LED细绳。

LED驱动IC

英飞凌科技提供支持 150 mA 至 3 A 电流的 DC/DC LED 驱动器 IC 产品组合，适用于通用照明应用中的大功率和超高功率 LED。对于降压拓扑，ILD4000 和 ILD6000 系列是最合适的。同时，ILD1150 系列支持降压/升压、升压和单端初级电感转换器 (SEPIC) 配置。

Texas Instruments 的 LM3404 和 LM3404HV 是单片开关稳压器，旨在为高功率 LED 提供恒定电流。TI 器件适用于汽车、工业和通用照明应用，包含一个高侧 N 沟道 MOSFET 开关，用于降压稳压器的电流限制为 1.5A。

　审核编辑：汤梓红