一种大功率LED驱动电路设计与实现

20世纪90年代以来,随着氮化镓基第三代半导体的兴起,蓝色和白色发光二极管的研制成功,具有高效、节能、环保、寿命长等优点的固体光源LED发光二极管,真正点燃了绿色照明的光辉,被认为是21世纪最有价值的新光源。但是,大功率LED的电学离散性大,容易受温度的影响,发光二极管导通后,加在LED两端的电压稍有提高,就会引起流过LED的电流急剧上升,严重时会使LED长期超过额定电流工作,容易使LED的半导体芯片烧坏。要控制大功率LED的亮度,驱动器必须提供恒定的电流。大功率LED恒流驱动常用的有电阻限流、开管变换器、专用芯片等。电阻限流方式控制方法简单,但是这种方法不能解决由于供电电压波动引起的光通量输出变化问题,而且能量损耗大,效率低,不能实现节能的目的。不少半导体厂家推出了大功率LED专用驱动芯片,取得了不错的效果,但是这种芯片价格普遍比较贵。针对现有驱动电路的缺点,一种基于UC3843的峰值电流控制的大功率LED恒流驱动电路,该电路简单易用,控制方法简单,效率高,成本低;并对UC3843的外围电路进行优化设计,实现了PWM调光控制,避免了模拟调光带来的色坐标偏移问题。其试验结果验证了该驱动电路的可行性。

驱动电路构成及设计

大功率LED是电流型器件,LED 的亮度随工作电流的增大而增大,为保证流过每只LED的电流相同,使每只LED的亮度均匀,采用LED串联。电流检测为PWM控制电路提供反馈,与PWM控制芯片内的误差放大器的输出信号进行比较,实现对输出脉冲占空比的控制,从而稳定流过LED的电流。PWM是数字调光脉冲信号输入,通过调节其占空比可以调节LED的亮度,达到调光的目的。

驱动电路采用的IC芯片UC3843是高性能固定频率电流模式控制器,芯片有8个引脚,外电路接线简单,所用元件少,且性能优越,成本低,芯片内部具有可微调的振荡器(能进行精确的占空比控制) 、温度补偿的参考、高增益误差放大器、电流取样比较器。电压调整率好,频率响应好,稳定幅度大;具有低启动电流,带滞后的欠压锁定,工作频率可达500kHz ,大电流的图腾柱式输出,非常适合驱动MOS场效应管。

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