當(dāng)前能源短缺的憂慮再度升高的背景下，節(jié)約能源是我們未來(lái)面臨的重要的問(wèn)題，在照明領(lǐng)域，LED發(fā)光產(chǎn)品的應(yīng)用正吸引著世人的目光，LED作為一種新型的綠色光源產(chǎn)品，必然是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，二十一世紀(jì)將進(jìn)入以LED為代表的新型照明光源時(shí)代。本文探討采用Zetex的ZXSC310、美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的LM3410和德州儀器的TPS61160/1等升壓轉(zhuǎn)換器時(shí)應(yīng)注意的設(shè)計(jì)問(wèn)題。

　　從小閃光燈到舞臺(tái)照明系統(tǒng)的這些應(yīng)用中，高亮度LED相比傳統(tǒng)光源，具有更高效率、更長(zhǎng)使用壽命和更小尺寸，還可以實(shí)現(xiàn)一些特殊的效果，如調(diào)光、排序和閃爍。的電流控制是高效LED照明方案所必須的，種類(lèi)繁多的LED驅(qū)動(dòng)器能幫助工程師優(yōu)化這些LED照明設(shè)計(jì)。

　　隨著功率的增加，LED的散熱問(wèn)題顯得越來(lái)越突出，大量實(shí)際應(yīng)用表明，LED不能加大輸入功率的基本原因，是由于LED在工作過(guò)程中會(huì)放出大量的熱，使管芯結(jié)溫迅速上升，熱阻變大。輸入功率越高，發(fā)熱效應(yīng)越大。溫度的升高將導(dǎo)致器件性能變化與衰減，非輻射復(fù)合增加，器件的漏電流增加，半導(dǎo)體材料缺陷增長(zhǎng)，金屬電極電遷移，封裝用環(huán)氧樹(shù)脂黃化等等，嚴(yán)重影響LED的光電參數(shù)。甚至使功率LED失效。因此，對(duì)于LED器件，降低熱阻與結(jié)溫、對(duì)發(fā)光二極管的熱特性進(jìn)行研究顯得日趨重要。

　　照明用大功率LED能產(chǎn)生足夠的光通量，當(dāng)這些器件組成大小合適的陣列后，可用于閃光燈、房間照明、室外照明以及電子指示牌等應(yīng)用中。一系列驅(qū)動(dòng)器件能維持大功率白色LED中的驅(qū)動(dòng)電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)1A。

　　驅(qū)動(dòng)電流決定了LED的光輸出，因此陣列中所有LED必須以恒流驅(qū)動(dòng)，以確保終端產(chǎn)品發(fā)光均勻、合適。為確保電流均勻，常將LED串聯(lián)起來(lái)。LED正向壓降也必須同時(shí)考慮。LED串中每個(gè)LED都有各自的正向壓降VF。VF通常在3.4V左右，變化范圍為2.5~4V（或更高）。

　　用作LED驅(qū)動(dòng)器的升壓轉(zhuǎn)換器

　　高功率因素 功率因素是電網(wǎng)對(duì)負(fù)載的要求。一般70瓦以下的用電器，沒(méi)有強(qiáng)制性指標(biāo)。雖然功率不大的單個(gè)用電器功率因素低一點(diǎn)對(duì)電網(wǎng)的影響不大，但晚上大家點(diǎn)燈，同類(lèi)負(fù)載太集中，會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生較嚴(yán)重的污染。對(duì)于30瓦~40瓦的LED驅(qū)動(dòng)電源，據(jù)說(shuō)不久的將來(lái)，也許會(huì)對(duì)功率因素方面有一定的指標(biāo)要求。

　　驅(qū)動(dòng)方式 現(xiàn)在通行的有兩種：其一是一個(gè)恒壓源供多個(gè)恒流源，每個(gè)恒流源單獨(dú)給每路LED供電。這種方式，組合靈活，一路LED故障，不影響其他LED的工作，但成本會(huì)略高一點(diǎn)。另一種是直接恒流供電，LED串聯(lián)或并聯(lián)運(yùn)行。它的優(yōu)點(diǎn)是成本低一點(diǎn)，但靈活性差，還要解決某個(gè)LED故障，不影響其他LED運(yùn)行的問(wèn)題。這兩種形式，在一段時(shí)間內(nèi)并存。多路恒流輸出供電方式，在成本和性能方面會(huì)較好。也許是以后的主流方向。

　　為獲得驅(qū)動(dòng)一定數(shù)量的串聯(lián)LED所需的足夠電壓，可采用升壓轉(zhuǎn)換器來(lái)提高電池供電應(yīng)用的電壓。這些應(yīng)用包括閃光燈或者帶LED背光顯示的便攜式設(shè)備。另一方面，在諸如電子告示牌或者交通標(biāo)志這些需要大量LED的應(yīng)用中，驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的輸出電壓可能高達(dá)40V。

　　此外，也可以使用一個(gè)或多個(gè)多通道驅(qū)動(dòng)器IC。在這些器件中，以防止不同LED串之間的亮度不同。例如，的多輸出驅(qū)動(dòng)器在現(xiàn)代大功率LED光輸出容差內(nèi)的電流匹配就非常好。

　　許多希望設(shè)計(jì)小尺寸、高效率LED照明應(yīng)用的設(shè)計(jì)人員都很關(guān)注工作電壓非常低的產(chǎn)品。Zetex公司的ZXSC310驅(qū)動(dòng)器是一款恒流升壓轉(zhuǎn)換器，在電池電壓下降的情況下也能為L(zhǎng)ED提供恒流。該器件可被用來(lái)提升低電壓電源以驅(qū)動(dòng)標(biāo)稱VF為3.4V的大功率LED。

　　ZXSC3在閃光燈及小型便攜式設(shè)備中的控制LED背光應(yīng)用中非常有用。它的一個(gè)外部引腳控制正常工作或者5μA關(guān)閉模式，或者將其連接到脈寬調(diào)制（PWM）信號(hào)以控制LED調(diào)光。

　　美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體（NS）的LM3410也是一種用于低壓設(shè)備的升壓轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器能將2.7~5.5V的輸入電壓轉(zhuǎn)換為3~24V的輸出電壓，可用在顯示背光和其它便攜應(yīng)用中。

　　在非電池供電應(yīng)用中，采用升壓驅(qū)動(dòng)器能實(shí)現(xiàn)用LED燈替換對(duì)室內(nèi)的壓鹵素?zé)簟＠绲轮輧x器的TPS61160/1升壓轉(zhuǎn)換器可以將標(biāo)準(zhǔn)低壓鹵素?zé)粲玫臉?biāo)稱為12V的直流電源電壓，提高到可驅(qū)動(dòng)6個(gè)或10個(gè)白色LED的高達(dá)18V的輸出電壓。

　　圖（a）是采用TPS61161來(lái)驅(qū)動(dòng)10個(gè)LED的電路圖。TPS61161集成了40V/0.7A N溝道MOSFET開(kāi)關(guān)。它的調(diào)光控制引腳可用作單線數(shù)字接口或者作為PWM輸入，這樣設(shè)計(jì)人員就可以實(shí)現(xiàn)各種控制模式。

　　圖：（a） 采用德州儀器的TPS61161升壓轉(zhuǎn)換器來(lái)驅(qū)動(dòng)10個(gè)LED的電路圖；

　　（b） 美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的LM3406降壓轉(zhuǎn)換器可以提供恒流LED控制

　　用作LED驅(qū)動(dòng)器的降壓轉(zhuǎn)換器

　　大多數(shù)普通照明用的驅(qū)動(dòng)器都被設(shè)計(jì)成用工作在較高的直流電壓下，這些直流電壓從主電壓轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)，范圍為大約5V到30V或更高。如圖（b）所示的典型應(yīng)用電路帶有設(shè)定LED電流的外部電阻，以及用于PWM調(diào)光的專(zhuān)用輸入引腳。

　　Zetex ZXLD1350也是一種類(lèi)似的降壓穩(wěn)壓器，輸入電壓為7~30V，能為L(zhǎng)ED提供高達(dá)350mA的電流。它提供一個(gè)外部引腳進(jìn)行電流調(diào)節(jié)。這個(gè)引腳支持PWM調(diào)光信號(hào)或簡(jiǎn)單的直流電壓，以便將輸出調(diào)節(jié)由外部傳感電阻設(shè)置的電壓值上下。

　　多通道和多驅(qū)動(dòng)器電路設(shè)計(jì)

　　利用降壓穩(wěn)壓器可驅(qū)動(dòng)的LED數(shù)量取決于輸出電壓。對(duì)于電子指示牌或舞臺(tái)燈光這樣的大型LED陣列，可能需要多個(gè)驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器控制一串LED。

　　另一種選擇是采用多通道驅(qū)動(dòng)器。TI的8通道TLC5917驅(qū)動(dòng)器每通道都可提供高達(dá)120mA的電流。該器件還提供8個(gè)經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的電流端口，可在高達(dá)17V的電壓下工作。通道之間的輸出電流優(yōu)于±3%，以有效確保不同LED串的光輸出均勻。

　　此外，IC之間的由于±6%，能使設(shè)計(jì)人員使用多個(gè)TLC5917驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)更大的LED陣列。該驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置了開(kāi)路負(fù)載、短路負(fù)載以及過(guò)溫保護(hù)，可指示大型LED陣列中的器件故障。

　　隨著大功率LED不斷進(jìn)入各種照明應(yīng)用中，還將有更多先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)更高驅(qū)動(dòng)電流和更簡(jiǎn)單的控制，允許設(shè)計(jì)人員在他們的目標(biāo)應(yīng)用中自由地選用數(shù)量的LED。

　　隨著國(guó)內(nèi)部分廠家技術(shù)和生產(chǎn)成本的降低，LED照明叫好而不叫座的局面行將改變。價(jià)廉物美的LED照明產(chǎn)品，將給中國(guó)照明行業(yè)帶來(lái)革命性的沖擊，為廣大消費(fèi)者帶來(lái)光明的福音！