LED驱动电源的恒流特性

1上海龙茂微电子公司上海龙茂微电子公司LED 恒流驱动的类型恒流驱动的类型特性和应用特性和应用上海龙茂微电子有限公司上海龙茂微电子有限公司茅于海茅于海2009/42LED为什么需要恒流驱动（1）时为20mA的LED，用三节干电池供电，新电池电压可达，电流超过100mA，大了5倍，很容易烧毁LED是一个非线性器件,正向电压的微小变化会引起正向电流的很大变化！3LED为什么要恒流驱动(2)1W大功率LED，如果正向电压变化10%（从降低到）,会引起正向电流从350mA降低到100mA,变化倍4LED的光输出正比于正向电流如果正向电流从350mA降低到100mA,其光输出就会减少70%之多5LED为什么要恒流驱动(3)2.LED是一个半导体二极管,它的伏安特性随温度而变化(-2mV/oC)假如用恒压电源供电:温度增加至85度,正向电流从20mA增加至35-37mA,而亮度不增加温度降低至-40度时,正向电流从20mA降低至8-10mA,亮度降低所以不能用恒压源供电,而必须用恒流源供电。6LED需要用驱动器来调光 不能用改变LED电流的方法来调亮 模拟式调亮会改变其发光的光谱,改变色温 只有采用PWM调亮，才不至于改变其光谱 如果需要采用PWM调节亮度也需要用驱动器才能实现7第一种第一种恒流驱动恒流驱动直流入直流入-直流出直流出（DC/DC）8应用场合 太阳能LED灯具12V,24V 汽车LED车灯12V,24V,48V 电动自行车LED车灯12V,24V,36V 一组公用AC/DC恒压开关电源供给几组恒流源9按照输入输出电压关系分类 升压型恒流驱动-电容式（电荷泵）升压型-电感式升压型 降压型恒流驱动-电感式降压型 升降压型恒流驱动-电荷泵升降压型-电感式升降压型1.单电感式2.双电感式10如何选择升压还是降压型恒流源 一般来说,完全由实际情况决定 由太阳能电池板供电,通常其输出电压较低,（12V或24V），需要采用升压型的恒流源 如果由交流市电供电,建议采用比较高的输出电压(36V以上)以提高效率,故采用降压型恒流源 原则上来说降压型恒流源的效率要比升压型的为高.不论升压型还是降压型其效率主要取决于升压和/或降压的比值,比值越高,效率越低.所以要尽可能使得输入电压接近于输出电压11怎样实现恒流驱动用小阻值的采样电阻对 LED的电流进行采样，再通过反馈形成闭路调节12反馈电压越低越好 反馈电压越低效率越高，可以减小采样电路的损耗 以为例，采样电阻的阻值和电流的乘积应当等于0.25V,通常采用的采样电压 采用不同的采样电阻阻值就可以恒定不同的电流值 采样电阻必须采用低温度系数的高精度电阻13电荷泵式恒流源 可驱动4个共阳极LED x1和倍升压，自动转换 低EMI，用于手机14线性降压型恒流源 LDO型，可驱动4个LED 特低EMI，外电路简单，价廉，用于手机15小功率升压型恒流源SLM2803 低压升压型，可驱动1W和3W的LED 效率高，用于LED手电筒16电感升压型SLM2841(输出4瓦)最大输出200mA,可以驱动10串并联，每串6个，一共60个20mA的LED可用于太阳能草坪灯的恒流驱动17中功率电感升压型驱动器SLM2846 能够驱动6串，每串12个，总共72个LED 输出功率 5W 用于太阳能草坪灯恒流驱动18SLM2861降压型大功率LED驱动器 输出电流高达1.5A,可驱动6串4并，一共24个1WLED（总共24W）特小SOT23-5封装和SOT-89封装 效率高达95%以上19大功率升压型SLM2842S 输入电压:6V-29V 输出功率:30W(10 x3W)可用于太阳能路灯123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:4-Apr-2008 Sheet of File:E:work PAM2842PAM2842PAM2842.ddbDrawn By:C21uFC31uFC110uFC41uFC510nFC610uFR3360KR412KR2 1KR10.15ENAFselD1SS34VoutRTNL1 33uHVinPGNDHVinPAM2842ENAVdrFselAGNDSense-Sense+CompVdd_5VOVSWQ1 2N7002PWM DIM signal12-24V10*3W LEDR=0.1V/ILED20SLM2842S模组的几种输出架构架构1串10个3W2串5个3W2串10个1W4串5个1W5串5个1W6串5个1W输入电压1224V12V1224V12V12V12V输出电压33V33V16.5V33V33V16.5V16.5V16.5V升压比2.751.381.382.751.381.381.381.38输出功率23.1W23.1W23.1W23.1W23.123.1W28.8W34.65输出电流0.7A0.7A1.4A0.7A0.7A1.4A1.75A2.1AR10.1420.1420.070.1420.1420.070.060.048R3360K360K180K360K360K180K180K180KR412K12K12K12K12K12K12K12K效率91%96%93%91%95%93%93%92%耗散功率2.371.101.622.341.081.622.253.06表面温度QFN 6x672505472505465745643475643475363表面温度TSSOP-2082576382576374877554607554607284表中红字为带散热器时的表面温度(在25度室温时测试的结果)21升压型恒流源SLM2842S的恒流特性输入电压从范围内变化时输出电流不变22SLM2842S 模块的散热 QFN的散热性能要比TSSOP的散热性能要好 加散热器的散热性能要比没有散热器的散热性能要好23大功率降压型SLM2842J的实际电路 输入电压:36V 输出功率:可达60W(2x10 x3W)最高效率:可达98%24降压型恒流板SLM2842J的恒流特性当输入电压从36V降低到6V时,输出电流不变25降压型恒流板SLM2842J的效率高达98%当输入和输出电压的压差减小,效率增高,最高可达98%26降压模式的特点 在降压比较小，工作频率较低时,可以得到接近98%的效率 SLM2842J可以用来驱动60W的LED，例如两串并联，每串10个3W。当降压比为，工作频率为150KHz时，效率可达98%，芯片表面温度在不加散热器时可低于52度。27LED路灯市场 100W LED路灯的发光效率相当于250W的高压钠灯的发光效率，省电倍 中国现有路灯超过一亿支 假如其中6000万支改用太阳能路灯，可以节省一个三峡水电站的发电量 中国在2008年将新增2000万支路灯 假如全部采用太阳能LED路灯，三年下来还可以再节省一个三峡水电站28智能型可调光太阳能LED路灯的构成SLM2842Sd 太阳能电池板PWM可调光控制器蓄电池LED 灯具PWM调光恒流模组上海龙茂微电子公司提供可程序调光的控制器和可调光恒流模块29智能型PWM可调光节能效益100%时间半夜后半夜1/4功率(省31.25%)功率输出半夜半功率(省25%)全程满功率全智能PWM调光(省40%以上)后半夜可减小太阳能电池板面积达40%以上30第二种AC/DC恒流源交流输入直流输出31交流电的主要优缺点 在大多数情况下交流电随处可得，路灯例外 交流电源都必须整流以供直流的LED使用 整流器的效率低，开关电源通常只有85%的效率 功率因素也是一个问题，开关电源只有60-70%左右 交流整流器中都离不开电解电容 一般电解电容寿命在105度时只有一千小时 LED灯具中的温度有可能高达85度，按每降10度提高一倍，也只有4000小时 而LED的寿命高达510万小时 电解电容将成为交流供电的LED路灯寿命的主要限制者 必须采用寿命高达5000小时（105度）的长寿命电解电容，这样在85度时寿命可达20,000小时32开关电源+直流恒流源 稳压型开关电源技术成熟,价格低廉 可以采用一个大功率多路输出稳压源驱动几个直流恒流源 开关电源的一个缺点是效率比较低(85%左右)还有一个功率因素的问题(65W,大约在0.5-0.7)直流恒流源放在LED灯头内,与LED组合成模块 交流开关电源可以和灯光控制器放在一起(放在灯杆下面或上面)33240W市电LED驱动方案240W AC/DC,恒压开关电源36V220VACSLM2842J,60W降压型恒流模块1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:8-Nov-2008 Sheet of File:E:work PAM2830PAM2830PAM2830.DdbDrawn By:LED+LED-SLM2842J,60W降压型恒流模块1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:8-Nov-2008 Sheet of File:E:work PAM2830PAM2830PAM2830.DdbDrawn By:LED+LED-240WLED路灯驱动方案路灯驱动方案1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:8-Nov-2008 Sheet of File:E:work PAM2830PAM2830PAM2830.DdbDrawn By:LED+LED-1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:8-Nov-2008 Sheet of File:E:work PAM2830PAM2830PAM2830.DdbDrawn By:LED+LED-SLM2842J,60W降压型恒流模块SLM2842J,60W降压型恒流模块34MR16型SLM2861降压模组 直流输入电压：12V（可以点亮3个1W的LED，或2个3W的LED）24V (可以点亮5个3W的LED，或6个1W的LED）交流输入电压：12V高频交流输入，可以点亮3-4颗1W的LED,24V高频交流输入,可以驱动5个3W的LED,或6个1W的LED35SLM3316型3x3W射灯特大功率（3x3W）MR16型LED射灯详细指标：1.管座形式：MR16双针型。2.输入电压：12VAC,12VDC,24VAC,24VDC,或介于二者之间3.LED:3个3瓦4.效率：90%（24V），70%（12V）5.外形尺寸:直径:62mm,高度:75.70mm,针距5.3mm,8mm长36市电交流恒流源的分类 非隔离型(在特定情况下符合安规要求)输入交流线和输出直流线有公共线输入交流直接整流成高压直流,再用高压IC进行恒流控制.(需要昂贵的高压IC)隔离型(符合安规要求)输入交流线和输出直流线没有公共线(通常要采用交流变压器隔离)1.采用工频交流变压器隔离(体积大,重量重)2.采用高频变压器隔离(需要先把工频整流成直流,再用直流变换为高频交流,再用交流整流成所需的直流)37非隔离型降压式直流输入电压:250V直流输出电流:350mA效率：90%38采用PAM99700的日光灯恒流模块1.非隔离型 输入电压：80265VAC，47-63Hz2.输出恒流：3.输出功率：50W4.效率：90%5.功率因素：36.尺寸：25x230 x10mmm39隔离型反激式+DC恒流模块1.输入交流：90265VAC，47Hz-63Hz2.输出直流恒流：恒定为1A3.恒流精度：25uA/V4.负载能力：10串3并1瓦LED，共30W5.最高效率：856.尺寸：120 x75x35mm防水等级：SLM363030W隔离型恒流源40谢谢大家谢谢大家!上海龙茂微电子有限公司上海龙茂微电子有限公司