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配電開關(guān)技術(shù)在LED中的應(yīng)用

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-01-03 來源:中國半導(dǎo)體照明網(wǎng)瀏覽次數(shù):18

高功率LED正越來越多地被運用于各種領(lǐng)域,包括汽車照明、照相手機閃光燈、舞臺燈光、場所照明、夜景照明、閃光燈、自行車燈和汽車行駛燈。本文將討論在LED應(yīng)用中采用配電開關(guān)的各個技術(shù)問題。

當(dāng)前,限流配電開關(guān)是設(shè)計者用來驅(qū)動LED的最好選擇之一。這是因為配電開關(guān)操作簡單,而且能夠更好地控制對系統(tǒng)各種負載的配電。它的功能很簡單:在開關(guān)開啟狀態(tài)下,允許電流流向負載,在開關(guān)關(guān)閉狀態(tài)下,阻止電流流向負載。

這種開關(guān)還具有限流功能,也就是說,當(dāng)開關(guān)開啟時,負載的最大電流就等于開關(guān)設(shè)定的電流限制值。這個限流功能正是設(shè)計一個恒流LED驅(qū)動器所必需的。

為什么設(shè)計者會如此需要以恒流驅(qū)動LED呢?因為流過LED的電流保持恒定狀態(tài)時,LED的光強度也是恒定的,即便在流過LED的電壓改變的情況下也不會改變。這是各種要求穩(wěn)定的光強度的應(yīng)用所必需的。

圖1展示了MicrEL公司MIC2007型限流配電開關(guān)圖例。

MIC2007區(qū)塊圖

在所有限流開關(guān)中,MIC2007的功率-封裝比是最高的,而電阻則一般僅為77mΩ。

以配電開關(guān)作為恒流LED驅(qū)動器

圖2展示的是輸出和LED相連的配電開關(guān)。MIC2007可以在2.5V-5.5V的輸入電壓下工作。它是通過外置電阻器Rset來設(shè)定限流值的。限流值等于CLF/Rset,CLF為限流因數(shù),一般是245(請參考MIC2007數(shù)據(jù)表暨電氣性能表),而Rset 則等于0.7 kΩ。因此,限流值就是245/0.7 kΩ = 350 mA。

MIC2007驅(qū)動LED燈

當(dāng)開關(guān)打開時,LED會試圖吸收盡可能大的電流,但由于開關(guān)的限制,最大只能為350mA。因此,只要開關(guān)打開,而且開關(guān)輸入電壓(Vin)在2.5V-5.5V的范圍之內(nèi),流過LED的電流就能一直保持在350mA。

有了限流開關(guān),LED的限流值就能通過改變Rset電阻器的值來在200 mA到2 A之間調(diào)整。如此寬的一個限流值范圍,可以適用于各種高功率LED,并使之能用于各種應(yīng)用。

這一IC帶有Cslew管腳,Cslew和Vin之間的電容器通過它來連接。Cslew電容器可以用來延長LED的開啟時間。同時,它還帶有一個內(nèi)置負荷放電晶體管(P-channel FET)。當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時,這個FET會放出輸出電流。

在某些應(yīng)用中,需要逐漸開啟和關(guān)閉LED,以使得觀眾不會因為光照條件的突然改變而短暫性失明。圖3就展示了一個可以任意設(shè)定開啟時間和關(guān)閉時間的方案。

利用MIC2007來逐漸開啟和關(guān)閉LED

在這里,開啟的輸入和Vin是相關(guān)的,而對開啟和關(guān)閉的控制則是通過給Ilimit管腳發(fā)一個5 V的信號來完成(圖3中沒有顯示Cslew管腳)。

要算出圖3中電路的限流值,需把0.5 kΩ和0.2 kΩ(3.33 kΩ和0.212 kΩ電阻器的等效電阻)相加,得出0.7 kΩ。這樣的話,限流值就是245/0.7 kΩ = 350 mA。另外,通過一個680 μF的電容器值,開啟和關(guān)閉時間被設(shè)定在300 ms。這個時間是這樣計算出來的:2.2 x R x C = 2.2 x 0.2 kΩ x 680 μF = 300 ms。其結(jié)果如下圖4中所示。

圖4中通道1是加到Ilimit上的0 5 V信號,而通道4則是通過LED的電流(Iled; 開啟時間= 關(guān)閉時間= 300 ms)。

通道1是加到Ilimit上的0 5 V信號,而通道4則是通過LED的電流(Iled; 開啟時間= 關(guān)閉時間= 300 ms)

MIC2007可以在開關(guān)開啟且LED已點亮之后調(diào)節(jié)限流值。而通過改變限流值,就可以動態(tài)調(diào)節(jié)LED的光強度。如圖5所示,有4個電阻器連接到Ilimit管腳。

4級LED光強度控制

如果4個電阻器的電阻值一致,LED光強度就可以有4個不同等級。將幾個電阻器連接到Ilimit管腳上,就能獲得幾個等級的LED光強度。

如果電阻器的電阻值不同,則可以通過采用不同的電阻器組合,來調(diào)節(jié)LED的光強度。比如,如果電阻值為R, R/2, R/4, R/8和R/16的5個電阻器都被采用,那么組合R, R/2 和R/4三個電阻器時LED的光強度就更低,而組合R/4, R/8和R/16三個電阻器時LED的光強度就更高。

Micrel公司的MIC2000系列限流配電開關(guān)可以允許最大2A的電流流向負載,這樣大的電流足夠用于系統(tǒng)中的大部分負載。限流配電開關(guān)可以給目前眾多設(shè)計人員都在使用的高功率LED提供負載,以滿足當(dāng)今市場中各種照明應(yīng)用日益增長的要求。

 
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