引言
所有發(fā)光二極管無論其燈光顏色,、尺寸大小或功率有甚不同，只要驅(qū)動(dòng)的電流恒定不變,，它們都能充分發(fā)揮其性能,。發(fā)光二極管生產(chǎn)商都會(huì)列明產(chǎn)品的規(guī)格，例如,，數(shù)據(jù)表上會(huì)列出產(chǎn)品在指定正向電流(IF)而非正向電壓(VF)驅(qū)動(dòng)下的流明,、光束波形及顏色。發(fā)光二極管的亮度隨電流的大小而不同，且制造出來的發(fā)光二極管,，其電壓與電流曲線稍有差異,，因而LED照明的亮度常隨電源電壓的變動(dòng)而無法穩(wěn)定。為維持亮度穩(wěn)定一致,，需要發(fā)光二極管恒流驅(qū)動(dòng)器來實(shí)現(xiàn),。恒流驅(qū)動(dòng)器可以使得發(fā)光二極管工作在固定電流模式，因而亮度穩(wěn)定性高,。恒流驅(qū)動(dòng)器也讓發(fā)光二極管長期工作在一定電流下,，使其維持較長壽命。發(fā)光二極管照明優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能,、安全,，但由于恒定電流工作考慮，能耗亦相對增加,，因此照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)以低能耗為目標(biāo),。前面提到恒流驅(qū)動(dòng)器的壓降在2 V以內(nèi)，即是考慮低能耗的設(shè)計(jì),，若系統(tǒng)的電源端電壓與串接發(fā)光二極管壓降超過2 V以上,，則需考慮以電壓轉(zhuǎn)換器來達(dá)到低能耗目標(biāo)，但仍維持恒定電流工作模式,。低能耗的電壓轉(zhuǎn)換器是以開關(guān)式方式工作,，依據(jù)反饋電路控制開關(guān)周期，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓,。但為了維持發(fā)光二極管恒定電流工作狀態(tài),，反饋電路是以輸出電流來控制轉(zhuǎn)換器開關(guān)周期。
目前市場上電源輸入系統(tǒng)為兩類：一類前端為AC電源輸入系統(tǒng)加上后端的電流控制模塊,，此類產(chǎn)品包括冷凍柜燈條,、室內(nèi)燈具、路燈,、臺(tái)燈,、MRl6、ARlll等,。另一類為交流電源直接輸入系統(tǒng)整合AC／DC轉(zhuǎn)換器和恒定電流線路,，此類產(chǎn)品包括E27和GUl0等燈泡型LED燈、PAR燈,、T5和T8LED燈管,。
本文采用恒流源驅(qū)動(dòng)二極管發(fā)光，發(fā)光二極管電流減小時(shí),，恒流源電路采集到變化(減小)的電流值，進(jìn)行放大后，傳輸給控制電路,，控制電路對采樣信號進(jìn)行反相處理,，輸出脈沖寬度增大，寬度增大的輸出脈沖驅(qū)動(dòng)功率轉(zhuǎn)換級的功率管,，使得次級輸出電壓增加,，這樣，串聯(lián)LED兩端的電壓也增大,，于是,，流過發(fā)光二極管的電流也增大，這就維持了發(fā)光二極管的電流恒定,，同樣,，若由于某種原因，使發(fā)光二極管的電流增大時(shí),，其控制過程相反,，采用恒流源驅(qū)動(dòng)的方法，可克服大功率發(fā)光二極管管壓降的不一致和因溫度特性較差,，管子的電流和發(fā)光效率變化的缺點(diǎn),。
1 硬件電路
1．1 FANl00簡介
FANl00是一個(gè)初級端調(diào)節(jié)PWM控制器，以滿足高亮度(high brightness,，HB)發(fā)光二極管(LED)市場的關(guān)鍵性需求,。采用內(nèi)置專有TRUECURRENTTM技術(shù)和嚴(yán)格的恒壓(constant voltage，CV)范圍,，實(shí)現(xiàn)最精確的恒流(constant current,，CC)控制，而無需使用次級端反饋電路,。通過在較寬的電壓范圍內(nèi)精確恒流,，同樣的電路就可以用于數(shù)目不同的成串LED，從而提高設(shè)計(jì)靈活性,、縮短上市時(shí)間,，并延長HBLED的使用壽命。由于這些PSR PWM控制器的高集成度,，因此可以節(jié)省線路板空間,，以配合燈泡外形尺寸不斷縮小的發(fā)展趨勢。
FANl00具有專有的節(jié)能模式,，提供關(guān)斷時(shí)間調(diào)制功能,，以線性方式減小輕負(fù)載狀況下的PWM頻率。另外,，它們還通過減少次級端反饋電路和組件,，最大限度地減小功耗(無負(fù)載下待機(jī)功耗
整體電路如圖1所示。
FANl00說明：1腳為模擬輸入,，電流檢測,，連接到電流檢測電阻器的峰值電流模式控制恒壓模式，對目前的檢測信號,，也提供了輸出電流調(diào)節(jié)的CC模式,。2、6腳為接地端子,。3腳為模擬輸出,。4腳為模擬輸出，電壓補(bǔ)償,。5腳為模擬輸入,，電壓端子。7腳為電壓參考,。8腳為驅(qū)動(dòng)功率器輸出,。
工作過程：跳頻PWM工作模式，對于EMI問題方法使用了最小化的濾波元件,。VDD端子(7腳)配備了過電壓保護(hù)和與欠壓鎖定,，擋脈沖的脈沖電流限制和CC控制確保過流保護(hù)。柵極輸出被鉗位在15 V至保護(hù)外部MOSFET的過電壓損害,，內(nèi)部過溫保護(hù)功能關(guān)閉與控制器閉鎖時(shí)過熱,。啟動(dòng)電流為10μA，低啟動(dòng)電流容許具有高電阻和低啟動(dòng)電阻功率供應(yīng)控制器的啟動(dòng)電源,。一個(gè)1．5 MΩ,，0．25 W作為啟動(dòng)電阻，10μF／25 V是一個(gè)交流至DC具有寬輸入范圍電源適配器(100VAC到240VAC),。FANl00內(nèi)置提供了更好的溫度補(bǔ)償在不同環(huán)境恒定的電壓調(diào)節(jié)溫度,。這種內(nèi)部補(bǔ)償電流是正溫度系數(shù)(PTC)的電流，可補(bǔ)償正向壓降二極管的溫度變化,，這種變化的原因輸出電壓溫度的升高,。
在感覺到整個(gè)電流檢測電阻電壓為電流模式控制和脈沖用于由脈沖電流限制。在斜率補(bǔ)償內(nèi)置改善穩(wěn)定和防止次諧波振蕩由于峰值電流模式控制,。該FANl00有同步,，積極，傾斜的斜坡內(nèi)置在每個(gè)開關(guān)周期,。
FANl00輸出級的BiCMOS工藝是一種快速門驅(qū)動(dòng)程序,。盡量減少散熱，提高效率,，增強(qiáng)可靠性,。輸出驅(qū)動(dòng)器是由內(nèi)部鉗位15 V的齊納二極管,，以保護(hù)功率MOSFET晶體管對不想要的過電壓門信號。
過電壓保護(hù),，防止造成的損害超過過電壓的條件,。當(dāng)電壓超過28 V時(shí)，由于異常條件下,，PWM脈沖的低于UVLO電壓下降，禁用,，直到在低于28 V,，然后重新啟動(dòng)。過電壓條件通常由于開放的反饋循環(huán),。
1．3 實(shí)驗(yàn)仿真
實(shí)驗(yàn)仿真電壓輸入,、輸出關(guān)系如圖2所示，縱軸為輸出,，橫軸為溫度變化,，從圖2可以看出，在輸入電壓15 V～17 V之間,，可以看出當(dāng)溫度升高的時(shí)候,，電壓輸出在下降，因此電路具有較寬的溫度波動(dòng)范圍,。
圖3為電流輸入和溫度關(guān)系,，當(dāng)電路輸入電流在75～95之間，輸出電流波動(dòng)比較小,，在這樣的情況下,，才可以延長使用LED的使用壽命。
2 總結(jié)
本系統(tǒng)可延長LED的使用壽命,，在溫度波動(dòng)比較大的范圍內(nèi),，保持輸出電壓以及電流的穩(wěn)定性。這樣可以從電池到LED的DC-DC轉(zhuǎn)換器既能逐步增加電源電壓到標(biāo)準(zhǔn)的LED的正向電壓,，又能逐步降低電源電壓到該正向電壓,，并能保持LED的電流不變(用于恒定亮度)。同時(shí)整體輸入電流更高時(shí),，就需要更大的電感,，還需要紋波更小的電流以便將峰值開關(guān)電流限制在IC的最大額定電流以下。