解決驅動並聯LED串的難題,專家教你走捷徑
發布時間:2015-04-06 責任編輯:echolady
【導讀】LED在很多行業都被廣泛應用,例如汽車照明、平板電腦、電視背光燈等都需要多個LED的應用。現如今使用恒流驅動大量LED可以通過串行連接完成,但是大量的LED連成串就會發生故障。那麼如何克服驅動並聯LED串的問題?
LED正在尋找其擴充產品應用範圍的途徑。汽車照明、電視背光燈以及平板電腦隻是幾個需要多個 LED 的應用。使用恒流驅動大量 LED 即可通過長長的串行連接完成,也可通過並行驅動多個 LED 串完成。但是,將大量 LED lianchengchangchuanhuidaozhigaodianyajidandianguzhangwenti。tongyang,yibinglianxingshiweiduogechuangongdianxuyaoduogedianliutiaojieqi,meichuanyige,zhekedaozhigenggaodefuzaduyuchengben。dangqiandequshishirangduogechuanbingliangongzuo,benwenjiangtantaoshishidianluxitongdadaozheyimubiaodefangfaheyuanli。
LED與標準二極管類似,也是電流驅動型器件。它具有 I-V 曲線,其中電流與電壓為非線性,而且正向電壓的一個小小變化就會導致一個大的電流變化。由於 LED 電流差不多與 LED 光通量成正比,因此對於電視等應用來說精確控製電流至關重要。但並不是所有應用都必須要求 LED 亮度匹配的高精度。如果 LED 采用單串形式驅動,那麼亮度肯定匹配,因為每個 LED 具有相同的電流強度。隨著所用 LED 數量的增加,就必須使用並聯串,並必須做出如何控製每串電流的選擇。
典型白光 LED 具有 3.3V 的正向電壓,在額定電流下變量高達 20%。如果串聯使用 10 個 LED,那麼在相同電流下可能第一串需要 33V 電壓才能充分驅動,而第二串則需要 39.6V。如果將這兩個串並聯,較低電壓串分流的電流明顯比預期的要多,而第二串明顯要少。單串中所有 LED 都位於其正向電壓規範高端的可能性很小,而且所用的 LED 越多,這種可能性就越小。
事實上,這兩串之間的平衡性要好得多,但可能仍有幾伏的差異。為針對這種情形提供幫助,LED 製造商使用分檔法對零部件進行分組,其可精確匹配 LED 正向電壓 (Vf) 壓降(以及通量與波長),實現更好的性能。圖 1A 是一種實現雙串並聯的簡單低成本實施方案,隻需固定電壓電源以及用來設定電流強度的簡單電阻器。
傳感電阻器上的電壓可通過外部控製電路進行調節,以通過調高或調低輸出電壓實現對 LED 電流的精確控製。盡管這可調節第一串中的 LED 電流,但不一定在第二串中管用。如果控製回路可提高被調節 LED 串的輸出電壓,但第二串的電壓壓降在二者中較低,其實它會使第二串的電流更差。
當應用於標準二極管中時,LED 正zheng向xiang壓ya降jiang隨sui溫wen度du上shang升sheng而er降jiang低di。如ru果guo一yi個ge串chuan比bi另ling一yi個ge串chuan熱re得de多duo,其qi正zheng向xiang壓ya降jiang就jiu會hui降jiang低di,並bing開kai始shi消xiao耗hao更geng多duo電dian流liu。這zhe樣yang所suo增zeng加jia的de熱re耗hao散san會hui進jin一yi步bu使shi其qi升sheng溫wen,從cong而er不bu僅jin會hui增zeng大da其qi電dian流liu,而er且qie還hai很hen有you可ke能neng因yin熱re失shi控kong而er導dao致zhi LED 故障。這種情況需求驅動各串的電壓經過電流調節並保持恒定。此外,所有 LED 都應安裝在一個共用散熱片上,以便在它們之間保持盡量相等的工作溫度。
在采用恒定電壓驅動各串時,熱失控不是什麼問題,但是各串間的電流匹配會很差。由於每串都是相互獨立的(即一串中的電流不會直接影響另一串中的電流),因此采用電壓電源驅動時故障容差較好,但是,在一個串中的電流通過 Vfb 進行調節時,故障容差也不好。在這種情況下,如果一個 LED zaijingguotiaojiedechuanzhongdakai,qudonggechuandedianyajiukebeikongzhidianlutiaogao,erqiezuizhonghuizaiweitiaojiechuanzhongyinqiguoya,congerdaozhiguzhang。zaicaiyongwufankuidianyadianyuanqudongzuyimanzuxuqiushi,tu 1A 中的電路不會為要求更為嚴格的應用提供精確的 LED 串電流匹配。

圖1.電流鏡 (B) 可針對簡單電阻器電流調節 (A) 提供各種優勢。
圖1B 采用電流鏡調節兩個串中的電流。第一串不僅使用來自傳感電阻器 Rs1 的電壓反饋 (Vfb) 調節其電流,而且還依靠 Q1 及 Q2 的 Vbe 匹配在 Rs2 中設定相同的電壓。有了相同的傳感電阻器電壓值,可強製第二個串中流入相同的電流。調節精確度主要取決於 Q1 與 Q2 Vbe 電壓間的匹配。為此,在相同裸片上提供支持兩個組件的雙路電阻器可幫助降低溫度、處理以及其它變化。
這種電路可提供適當的精確度,但基本電流不匹配以及 Vbe 與 Rs的比率會產生誤差,使其不太完美。Vfb 電壓與 Vbe 的比值越大,誤差就越低,但會增大功耗。此外,為 Q1/Q2 添加串連基極電阻器可能也有助於提高精確度。
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