降压型LED驱动电源系统设计方法

2020-06-18      847 次浏览

序言


LED即发光二极管,是一种半导体固体发光器件。它是利用固体半导体芯片作为发光材料,在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射,直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。


LED一般被称为第四代照明光源或绿色光源,具有高节能、利环保、寿命长、体积小、高亮度等特点,可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域;LED灯作为一种新的照明用光源,正在逐渐得到大规模和大范围内的应用;LED照明灯自身在节能,长寿,高能效,亮度方便可调节等方面的优异特性也符合现在倡导的低碳,环保的大趋势;目前,LED照明在LED背光,LED广告灯,LED幕墙,大功率LED路灯,LED节能灯及日光灯,LED显示等领域得到广泛深入的应用;预计在未来几年内,LED灯将可能逐渐进入家庭照明,室内外照明等领域,成为一种重要的照明光源。决定LED灯的性能和寿命的核心部分是LED恒流驱动电路,LED灯的寿命(光亮度衰减)与驱动电流的稳定性和电流纹波或杂讯息息相关,LED灯的可靠性重要取决于驱动芯片的可靠性和各种安全保护措施。


一XL4011LED驱动电源方法


[1]应用简要说明


XL4011是一个150KHz的固定频率pWM降压DC-DC转换器,1.2A电流负载能力,该电路应用简单,外部元器件比较少。鉴于LED领域的系统需求,内部除了常规的过流保护,过温度保护,输出短路保护外,还内置了专用LED的CC,OVp;


CC是通过电阻RCS测量LED电流并实现电流模式控制,在正常工作情况,LED电流由0.155V的pWM控制器内部参考电压除以RCS电阻值所决定。即I=0.155V/RCS,因为RCS两端的电压降在正常工作条件下将一直保持在0.155V;


OVp是通过电阻R1和R2测量输出电压并实现电压模式控制,一般OVp设置为比正常输出电压高10%.在芯片正常工作的时候,CC起用途;当CC这一路出现问题,OVp钳位输出电压,使LED不会承受较大功率而烧毁!


pWM调光这一块也可以调节4脚FB来实现,FB基准为1.235V,一旦这一点电位高于1.235V,关闭输出!低于1.235V芯片工作!由于芯片本身的频率只有150K,所以在一定占空比的条件下,pWM调光的速率不应该太快,建议在100KHZ-300KHZ使能端EN脚控制芯片输出,EN脚电位为低电平(0.8V以下)或者悬空的时候,芯片有输出!EN脚电位为高电平(1.4V以上),芯片关断输出!


其他几款同类型芯片如下:XL4001,XL6002,XL4101


[2]技术特点


(1)用于LED全集成方法,系统成本低,可靠性高;


(2)IC内部CC,OVp都是通过控制pWM实现的;因此,输出电压,输出电流,输出过压保护的精度更高,响应速度很快;内置过流保护、过温度保护等安全措施。


(3)XL4011为40V高压双极工艺制造,更加皮实,应用于多种环境;由于其为150K固定频率,使得LED驱动的EMI设计相对容易;


[3]降压型LED驱动产品典型应用示意图


1.XL4001典型应用电路及图示


测试数据见下图表,在输入电压36V,输出从1颗灯到10颗1WLED灯,单路输出电流在350MA时,室温16℃,测试整个系统的效率!温度测试点在芯片表面,整个系统最高可以做到10串5并,50颗1WLED.一般建议使用在25W以内。


2.XL6002典型应用电路及图示


测试数据见下图表,在输入电压36V,输出从1颗灯到10颗1WLED灯,单路输出电流在350MA时,室温16℃,测试整个系统的效率!温度测试点在芯片表面,整个系统最高可以做到10串6并,60颗1WLED.一般建议在35W以内。


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