声音智能科技完成2亿元B轮融资，由亿达资本领投
06-18
1简介 LED具有环保、节能、高效、长寿命、安全可靠等优点。
它可以在当今的“低碳”生活中发挥很大作用。
，照明现在基本普及的是LED。
为此，有必要了解LED的使用条件、工作原理、驱动方法和典型应用，才能最大限度地发挥LED照明的应用价值。
2 LED工作原理 要设计驱动电路，首先要了解其工作原理。
LED的亮度主要与VF和IF有关。
LED的伏安特性如图1所示，其中VF为LED的正向压降，IF为正向电流。
当正向电压超过阈值（即导通电压，图中约为1.7V）时，IF可以近似认为与VF成正比。
从图中可以看出，LED的最大IF可以达到1A，而VF通常为2V~4V。
图1 LED的VF与IF关系 LED的正向压降变化范围比较大（可达1V以上），从上图中的VF-IF曲线可以看出可以看出，VF 的微小变化会引起 IF 的较大变化，从而引起亮度的较大变化。
因此，LED的发光特性通常被描述为电流而不是电压的函数。
但一般整流电路的输出电压也会随着电网电压的波动而变化。
可见，采用恒压源驱动并不能保证LED亮度的一致性，会影响LED的特性。
因此，LED驱动器通常采用恒流源驱动。
3 LED驱动技术 从LED的工作原理我们知道，为了保持LED的最佳亮度，需要恒流源来驱动它。
驱动器的任务不仅要保持恒流特性，还要保持低功耗。
为了满足上述要求，常用的控制电流的方法包括：通过调节限流电阻的大小来控制电流；通过调节限流电阻上的参考电压来调节电流；和PWM调制来实现电流控制。
LED 的驱动技术与开关电源中使用的驱动技术非常相似。
LED驱动电路是一个功率转换电路，但它输出的是恒定电流而不是恒定电压。
无论在任何情况下，都必须输出恒定且平均的电流，并且纹波电流必须控制在一定范围内。
⑴ 限流方法 如图2所示，这是传统电路。
电网电压经过降压、整流、滤波后，通过电阻限制LED电流，使LED稳定工作。
该电路的致命缺点是：电阻R上的功耗直接影响系统的效率。
加上变压器的损耗，系统效率约为50%。
当电源电压在±10%范围内变化时，流过LED的电流将变化≥25%，LED上的功率将变化30%以上。
电阻限流的优点是设计简单、成本低、无电磁干扰；但电流会随着VF的变化而改变亮度，因此效率很低且散热困难。
？电阻R可以很小，这样就不会导致LED的电压不稳定。
然而，该电路的效率仍然较低。
由于MC和R1上的压降仍然占很大比例，所以其效率在40%左右。
这不能称为节能照明产品。
为了使LED稳定工作并保持高效率，应采用小功率限流元件和电路来提高系统效率。
线性稳压方式的优点是结构简单、外围元件少、效率中等、成本低。
图3 稳压方式 ⑶ PWM方式 PWM脉宽调制，即利用脉宽调制的方式改变LED驱动电流的脉冲占空比来控制LED的亮度光。
它是一种调光技术，使用简单的数字脉冲重复打开和关闭 LED 驱动器。
用户只需提供宽窄数字脉冲即可改变输出电流，从而调节白光LED的亮度。
这种驱动电路的特点是通过电感将能量传递给负载，通常使用PWM控制信号来触发MOSFET晶体管的导通和截止。
通过改变PWM的占空比和电感的充放电时间，来调节输入电压与输出电压的比值。
此类电路常见的结构有降压、升压、升降压等类型。
优点是效率高、稳定性好，但易产生可闻噪声，成本高，设计复杂。
图4 PWM方法 图4中的PWM信号通过晶体管VQ1的基极连接到P沟道MOS晶体管的栅极。
P沟道MOS管的栅极驱动采用简单的NPN晶体管驱动放大电路，改善MOS管的导通工艺，降低驱动电源的功率。
当驱动电路直接驱动MOS管时，会导致被驱动MOS管快速导通和截止，从而可能导致被驱动MOS管的漏极和源极之间的电压发生振荡。
一方面造成射频干扰，另一方面也可能导致MOS管因电压过高而击穿损坏。
为了解决这个问题，需要在被驱动MOS管的栅极和驱动电路的输出之间串联一个无感电阻。
当PWM波输出为高电平时，晶体管VQ1导通，使MOS管的栅极电压低于源极电压，MOS管的源极和漏极导通，LED点亮。
当PWM波输出低电平时，VQ1截止，LED熄灭。
4 典型照明LED驱动解决方案 目前，全球LED市场主要由5家公司控制：日本日亚化学、丰田合成、美国Cree、欧洲飞利浦Lumileds和欧司朗。
照明LED驱动芯片厂商中，国内广泛采用华润硅能科技、台湾点晶科技的产品，国外广泛采用安森美、美国国家半导体等芯片。
（1）华润硅能LED驱动芯片 华润硅能最新PT采用SOP8封装。
它是一款高压降压型LED驱动控制芯片，可适应18V至V的输入电压范围，可支持数百颗LED的串联和并联驱动应用，占空比高达%，保证LED的高性能。
系统。
内置输入电压补偿功能，大大提高了不同输入电压下PT的LED电流稳定性。
PT内置mA开关，并配有外部MOS开关驱动端口。
对于低于 mA 的应用，无需外部 MOS 开关。
对于毫安以上的应用，可以使用外部 MOS 晶体管来扩展电流。
LED 电流可通过外部电阻设置。
通过多功能调光DIM引脚，可以使用电阻或直流电压线性调节LED电流，也可以使用数字脉冲信号进行PWM调光。
PT具有多种保护功能，包括负载短路保护、开路保护、过温保护等。
适用于AC/DC LED日光灯、RGB背光LED驱动器、LED氛围装饰灯、 PT 的典型应用电路如图 5 所示。
图 5 LED 日光灯驱动芯片 PT 典型应用电路 (2) 安森美 LED 驱动芯片 安森美 NCL0 是一款优秀的产品成本低，性能好。
该器件集成了 PFC、DC-DC 转换和 LED 驱动器，使其简单易用。
其小型 SOIC 封装也有助于紧凑设计和低成本。
NCL0 采用紧凑的 8 引脚表面贴装封装，并采用临界导通模式反激架构和单级拓扑，可在宽交流输入电压范围内提供大于 0.95 的高功率因数。
典型应用包括 LED 驱动电源、LED 嵌入式灯、双向可控硅调光 LED 灯和功率因数校正恒压电源。
其典型应用原理图如图6所示。
图6 NCL0典型应用原理图 （3）美国国家半导体LED驱动芯片 恒流降压型，Vin范围：LM3V -15V/LMA 3V-22V；参考电流源：mV；工作频率：0./1.6MHZ；脉宽调制调光。
典型应用有：家居照明、路灯、广告装饰等。
LM的典型应用原理图如图7所示。
图7 LM典型应用原理图 (4)台湾点晶科技LED驱动芯片 DM是一款全彩驱动芯片，内置灰度发生器，采用PWM脉宽调制。
专为LED照明、装饰、大屏显示等应用而设计。
最大恒流输出：mA；最大输出耐压：17V；最大串行时钟频率：20MHz；芯片工作电压：3.3V--5.5V。
DM具有多个信号输入输出引脚和多种功能设置引脚。
信号通过输入接口送给DM相应的输入引脚。
3 个输出引脚用于连接 LED，可分配三种颜色：R、G、B。
同一输出引脚连接相同颜色的 LED。
根据配色要求，每个输出引脚可以连接一个或多个LED。
控制器输出接口有3条信号线：串行数据输出线、时钟信号输出线和锁存信号线。
这三根线分别连接到驱动芯片对应的三个引脚。
与一般串行移位机制相同，在时钟信号的控制下，串行数据在驱动芯片内部进行移位。
当数据发送和接收时，控制器向驱动芯片发送锁存信号，使LED驱动芯片锁存存储的数据，同时根据存储的数据驱动LED发光。
这种方法控制LED以人眼无法辨别的高频快速打开和关闭。
根据芯片中存储的数据设定开启和关闭的比例，从而实现灰度控制。
DM 的典型应用原理图如图 8 所示。
图 8 DM 典型应用原理图 5 结论 综上所述，可以看出 LED 在工作时需要元件来稳定电流和电压，但是这些组件应该有自己的职责。
高电压但低功耗。
因此，应尽可能采用电容、电感或有源开关电路等高效电路，以保证LED系统的高效率。
采用串联集成恒功率输出电路可以在较宽的电源范围内保持LED的光输出恒定，但一般IC电路的效率会因此而降低。
采用有源开关电路，可以在高转换效率下，保证电源电压大幅变化时的恒定功率输出。
目前大多数LED芯片都可以从0到%调节光度，并且可以确保在整个调光过程中保持高光效率，而不损害LED的寿命。
目前，对于光度控制，主要的两种解决方案是线性调节LED电流（模拟调光）或以肉眼难以察觉的高频将驱动电流从0到目标电流值来回切换（数字调光）。
调光）。
光）。
使用脉宽调制 (PWM) 来设置环路和占空比可能是实现数字调光的最简单方法。
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