汽车应用中高亮度LED驱动电路设计

发布时间:2012-03-14 阅读量:1275 来源: 我爱方案网 作者:

中心议题:
    *  汽车应用中高亮度LED驱动电路设计
解决方案:
    *  相对简单的方案是使用线性降压稳压器

近年来,高亮度LED应用发展神速,特别是在指示牌、交通信号灯方面。而对汽车应用来说,LED亦有极大的吸引力,长寿命、抗震、高效、对光源良好的控制能力,都是它的优势。当然,相对于白炽灯,LED需要驱动电路,还有汽车电气是靠酸铅蓄电池供电的,是机械驱动的交流发电机充电,这类电池适合白炽灯,不适用LED,因此,设计一种稳压性能良好而又低噪声的驱动电路是十分必要的。

理论上,LED光输出与驱动电流有关,而与电源电压无关。最对低要求应用,如果电源电压稳定的话,一个电阻就可限制电流。值得注意的是,对这种最简单的应用电路,LED在一定程度上显示出自稳定特性。亦即,若温度升高的话,LED的光输出减少,但同时其正向压降亦降低,使驱动电流增加,从而补偿了较高温度下光输出的减少。

遗憾的是,汽车电源的变化范围是很大的,在8V-18V之间,峰值电压可达几十伏。此外,高亮度LED驱动电流大,会在电阻上产生大量的热量,使散热设计复杂化。

相对简单的方案是使用线性降压稳压器(图1),D1是一个稳压二极管,通过LED的电流设定为VD1/RSET。D2对基极二极管进行湿度补偿。这个电路仍然存在能量损失问题和电阻散热问题。对于低电流LED,尤其是串联后的LED正向压降和稍低于电源电压的场合,这个电路不失为经济有效的方案。

   图 1 简单稳流电路

在多数场合,开关电源提供一种更佳的电气解决方案。顾名思义,开关电源是开关工作的,在一个周期,对RLC电路充电;在下一个周期,存储的能量用来驱动负载。这类电路效率极高,一般都能达到90%以上,开关稳压器能提升电压,降低电压,还能产生极性相反的电压,这是线性稳压器所不具备的。

最简单的开关稳压器是图2所示的降压稳压器,输入电压与LED电压之间的压差对电感L充电,电流随之增加,当电流达到预设的值时,控制电路将串联的晶体管关闭,在LED通路形成一个交变电流。注意,在LED驱动应用中,开关稳压电路控制电流的峰值。

这个值由可编程IC或外部元件来设定。电流值也由FET开关漏极上检测电阻来定义。降压稳压器流过LED的电流是连续的,但是交变的,而对电源而言是不连续的,这对电源工作会产生一定的影响,也增加了电源线上的噪声。

  图2降压型开关稳流电路
 

如果电源电压低于所有LED串联电压和,就要选用升压稳压器。升压稳压器(图3)既要控制电流,又要控制电压,电路相对复杂些。升压稳压器在大电流情况下同样存在严重的干扰问题。因而最稳定又最安全的LED驱动器可采用升压与降压相结合的形式。一个升压稳压器可驱动几个并联的降压稳压器。这样,面对电源的是性能良好的升压稳压器,而在负载端则是高电流输出的降压稳压器。

    图3升压型开关稳流电路

所有开关电源都会产生噪声,电压型稳压器可以提高工作频率,在输出端用大电容来滤波,LED电源是稳流型的,降低噪声就得采取如下措施:

•降低工作频率。
•开关晶体管应用放置在电路板的中心区域。
•快速恢复二极管。
•LED区不要形成电流环路。
•缩短电缆和印制电路板上走线。

除了上述措施,新的方案也有助降低驱动电源的噪声。Melexis公司的MLX10801和MLX10803LED驱动器采用伪随机开关频率发生器来降低电气噪声。图4是低噪声应用的电路实例,它符合CISPR25的5级标准,这里CISPR是国际无线电干扰特别委员法文的缩写。工作电感L1应根据开关频率和LED电流来确定。为了方便用户设计,公司还提供了一个软件和Excel表格,用来选取ROSC、RSET和RSENSE。

    图4MLX10803应用实例

对图4电路,开关频率应低于150KHz,若LED电流在0.5-1A之间,L1与L2为100?H。噪声是宽带的,因而滤波电容采用大、小相结合的方案。二极管D1是高频噪声的主要来源,应仔细选择,在电源电压低于100V时,可使用肖特基二级管。

GaAs与GaAsPLED的光输出强度与结温密切相关,例如LED在25℃输出100%的话,在80℃时只有80%。驱动器设置了温度斜度补偿电路,实际上一个PTC或NTC电阻便可解决问题,利用PTC的温度系数来平衡LED的光输出。为了保护LED,在温度高于80℃,可以在器件的输入端增加一个 NTC电阻。
相关资讯
面板双虎6月营收承压 大摩预警第三季度价格疲软延续

中国台湾面板大厂友达光电与群创光电相继公布2025年6月营收数据,显示行业整体仍面临下行压力。友达光电6月合并营收为219.2亿元新台币,环比下滑9.3%,同比减少13.1%。群创光电当月营收185亿元新台币,较5月微降1.14%,同比略减1.23%。

三星显示加速推进,为苹果可折叠iPhone铺平OLED道路

全球显示技术领导者三星显示(Samsung Display)已正式启动为苹果公司(Apple Inc.)专属可折叠iPhone打造OLED显示屏的生产准备工作。据悉,这一关键举措的核心是在其韩国忠清南道牙山的A3工厂内,建设一条专为可折叠面板设计的全新生产线。消息人士透露,该产线所需的关键设备更换与调试工作已于2023年下半年全面展开,目前项目进展顺利,已进入最后的冲刺与收尾阶段,为后续的批量试产和最终量产奠定了坚实基础。

赛力斯2025上半年预盈超27亿,净利润同比劲增最高近97%

7月10日,中国新能源汽车领域的重要参与者赛力斯集团(601127.SH)发布了2025年半年度业绩预告。公告显示,公司预计2025年1至6月实现归属于上市公司股东的净利润在27亿元至32亿元之间,相比上年同期的16.25亿元,同比增幅达到66.2%至96.98%,展现出强劲的增长势头。

联发科Q2营收突破1500亿台币,AI与定制化芯片驱动未来增长

联发科技(MediaTek)公布2024年6月合并营收达564.34亿台币,强势重返500亿大关,创下近33个月新高。该业绩较上月增长24.9%,同比提升30.9%,显著拉动第二季度整体表现达标。

革命性零恢复特性!Nexperia发布1200V SiC二极管攻占工业能源市场

在全球能源效率需求持续提升的背景下,宽禁带半导体技术迎来爆发式增长。Nexperia作为功率电子领域的领先企业,近期扩充了其碳化硅(SiC)产品线,推出两款1200V/20A规格的肖特基二极管——PSC20120J与PSC20120L。这两款新器件瞄准工业级高能效应用场景,为解决高功率系统能量转换损耗问题提供了创新解决方案。