常見LED驅動器工作原理

1.線性穩壓驅動器

   最早成套出現的線性穩壓驅動器出現於20世紀70年代,那時是以NPN管作為穩壓器件的,如圖1所示。這種穩壓器件在輸入電壓與輸出電壓之間要求2Vbe的電壓,當輸入電壓低於2Vbe時,NPN管進入飽和,穩壓器將失去穩壓能力。為了減少壓差,出現了組合型的穩壓器,如圖2所示,即用PNP管驅動NPN管的基極,但壓差也接近1Vbe。20世紀80年代中期,市場上出現了低壓差線性穩壓器,如圖3所示。與NPN穩壓器不同,PNP穩壓器壓差不是Vbe的函數,而是PNP管Vce的函數,這個電壓值要低得多,隨著製造工藝的成熟,PNP穩壓器壓差已經小於500 mV。

2.電流控制型PWM原理

  結構示意圖如圖9所示。該電路和電壓控制型的區別在於,該電路有外控制環和內控制環兩部分電路。當輸出電流Iout降低時,誤差放大器輸出增大,PWM輸出為0;當振盪波上升沿到來時,MOS管導通,Vin對電感充電,電流增加,通過採樣電阻R3反饋電壓增加,當反饋電壓超過Ve時,PWM輸出為1,當振盪器下降沿到來時,MOS管關閉,電感上電流對外輸出。電流控制模式與電壓控制模式一樣具有占空比與輸出電壓大小成反比的關係外,還具有以下特點:外控制環路控制電流最小值;內環控制電流最大值。

3.電壓控制型PWM

  在PWM控制器中,對輸出電壓Vo進行檢測,加至運放的反相輸入端,固定參考電壓Vref加至運放的正相輸入端。誤差放大後輸出直流誤差電壓Ve,加至PWM比較器的正相輸入端;將斜坡信號發生器產生鋸齒波信號Vosc加至PWM比較器的反相輸入端。Vc和Vosc經PWM比較後輸出一個方波信號,該方波信號的占空比隨著誤差電壓Vc變化。當輸出電壓降低時,Ve值變大,經PWM比較後,輸出方波占空比減小,MOS管導通時間增加,Vin對電感充電時間增加,Vout升高。

4.電感式開關穩壓驅動器

  因電源中起調整穩壓控制功能的器件始終以開關方式工作而得名。早期的開關電源頻率僅為幾千赫茲,當頻率達到10 kHz左右時,變壓器、電感等磁性元件發出很刺耳的噪聲,直到20世紀70年代,開關頻率突破了人耳聽覺極限的20 kHz,噪聲問題才得以解決。隨著開關頻率的不斷提升,驅動器的體積減小,效率提高。20世紀80年代,出現了採用准諧振技術的零電壓和零電流開關電路,也就是軟開關技術。這種電路使開關開通或關斷前的電壓、電流分別為零,解決了電路中的開關損耗和開關噪聲問題,使開關頻率可以大幅度提高,從而使開關電源進一步向體積小、重量輕、效率高、功率密度大的方向發展。

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