多串LED照明系統(tǒng)與四大線性穩(wěn)壓器的解決方案
2014-06-20 14:42:18 來源:互聯(lián)網(wǎng)
在動態(tài)調(diào)節(jié)高功率線性穩(wěn)壓器發(fā)明之前,LED 電子產(chǎn)品設(shè)計人員配置多個 LED 串主要有兩種選項:
采用開關(guān)穩(wěn)壓器分別調(diào)節(jié)每個串;或者使用串并聯(lián)配置碰運氣。
使用開關(guān)穩(wěn)壓器調(diào)節(jié)每個 LED 串(通常在降壓配置中)可針對電源波動、LED 堆棧電壓波動以及故障保護提供最高級別的靈活性。但是,為每串提供開關(guān)穩(wěn)壓器可能成本很高,而且在 LED 串之間正向電壓匹配相對較好時也沒有必要。另外,以串并聯(lián)配置安放 LED 串,還需要各串正向電壓與動態(tài)阻抗的更好匹配,否則就會導(dǎo)致嚴(yán)重的串電流不匹配問題以及更低的可靠性。此外,這種需要還會增加 LED 成本,因為需要對 LED 實施正向電壓分級處理。
另一種方法是使用線性穩(wěn)壓器既提供壓重功能強制各串實現(xiàn)電流匹配,又提供更好的故障保護。如果輸入電源是 AC/DC 或 DC/DC,并提供恒定電壓,那么 LM3463 和 LM3464 LED驅(qū)動器將是最佳選擇。但是,如果輸入電源提供恒定電流,LM3466 則是最佳選擇。典型應(yīng)用原理圖如下所示:
在本應(yīng)用中,LM3466 集成電路可互相通信,確保恒定電流電源所強加的輸入電流能夠在各串之間進(jìn)行平均分配。線性穩(wěn)壓器會吸收 LED 堆棧正向電壓的任何差異。
問題 1 - 不過,線性穩(wěn)壓器不是效率低下嗎?
最佳答案是“有時是,但不常是。”線性電流調(diào)節(jié)器只在輸入輸出電壓不匹配時效率低下,但如果兩個電壓很接近,它們實際就會非常高效。該系列包括 LM3466 在內(nèi)中的所有產(chǎn)品都可正常工作,確保極高的效率。事實上,單個線性級的轉(zhuǎn)換效率高于大多數(shù)基于開關(guān)穩(wěn)壓器的轉(zhuǎn)換!
問題 2 - 故障保護如何?
盡管 LED 可靠性正在提高,但我們?nèi)孕枰P(guān)注故障保護,確保在故障事件中系統(tǒng)的運行良好。我們所有基于線性穩(wěn)壓器的解決方案都包含開路及短路 LED保護方案,可確??煽堪踩墓ぷ?。每款器件的產(chǎn)品說明書都提供相關(guān)故障處理功能的完整信息。
問題 3 - 如果希望在不同串中提供不同電流怎么辦?
只要各串的正向電壓充分接近,以至于其不會通過過度功耗對線性穩(wěn)壓器產(chǎn)生應(yīng)力,就可以。對于基于 LM3466 的系統(tǒng),每款電路都使用編程電阻器來確定各串之間的比值。因此,電流不必像上面討論的實例中那樣全都相等。如果 LED 串的正向電壓差別過大,就要使用開關(guān)穩(wěn)壓器。
問題 4 - 我有多個兩種不同類型 LED 的串,其需要不同的電流,這是否意味著我不能使用 LM3466?
可以用,但有一些局限性。例如下圖所示的電路支持一個 500mA 電流的高亮度白光LED 串和五個每個需要 100mA 的紅光 LED 串。
在這種情況下,如果恒定電流電源提供 1A 電流,那么五個彩色串的每串電流就必須等于 100mA,五個串的電流總和就必須等于 500mA,與高功率白光串相等。
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在電路系統(tǒng)設(shè)計中,總是離不開電源芯片的使用,林林總總的電源芯片非常多,比如傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器7805、低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)、開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器(Buck DCDC)等,那么它們到底有什么區(qū)別呢?Excelpoint世健的工程師Wolfe Yu在此對各種降壓型穩(wěn)壓芯片的原理進(jìn)行了科普。
為了檢測這些信號,我們采用+3.3V的正電源電壓和–3.3V的負(fù)電源電壓的運算放大器。且系統(tǒng)中已經(jīng)提供+3.3V正電壓。
LT3094 具有精密電流源基準(zhǔn),后接高性能輸出緩沖器。負(fù)輸出電壓可通過流過單個電阻的 -100 μA 精密電流源進(jìn)行設(shè)置。
轉(zhuǎn)換器的布局更加關(guān)鍵。設(shè)計不良的開關(guān)穩(wěn)壓器會提高本底噪聲,并產(chǎn)生不必要的電磁兼容性(EMC),將會干擾小型信號的檢測。
在采用MCU/DSP/FPGA設(shè)計的控制系統(tǒng)中,低壓輸入級(一般在12V以下),輸出5V/3.3V/1.8V/1.5V/1.2V的電路中,常用的電源芯片是BUCK(降壓型)開關(guān)穩(wěn)壓器和LDO(低壓差)線性穩(wěn)壓器。
低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)最大的優(yōu)點之一是它們能夠衰減開關(guān)模式電源產(chǎn)生的電壓紋波。這對鎖相環(huán)(PLL)和時鐘等信號調(diào)節(jié)器件在內(nèi)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器尤為重要,因為噪聲電源電壓會影響性能。
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