1、第第2章章 實(shí)用實(shí)用LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)詳解驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)詳解Vcc2.12.1最簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路最簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路 什么電路最簡(jiǎn)單？什么電路最簡(jiǎn)單？（1 1）什么電路）什么電路LEDLED驅(qū)動(dòng)電路最簡(jiǎn)單、控制驅(qū)動(dòng)電路最簡(jiǎn)單、控制ICIC最容易買到？這最容易買到？這是是LEDLED應(yīng)用時(shí)必須要考慮的，也是應(yīng)用時(shí)必須要考慮的，也是LEDLED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)者必須驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)者必須考慮的。考慮的。（2 2）LEDLED照明是用來替代白熾燈照明的，因此照明是用來替代白熾燈照明的，因此LEDLED驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路要盡可能的低廉方能與白熾燈相競(jìng)爭(zhēng)，要盡可能的低廉方能與白熾燈相競(jìng)爭(zhēng)，LEDLED驅(qū)動(dòng)電路的最驅(qū)動(dòng)電路

2、的最基本的功能就是控制基本的功能就是控制LEDLED在不同的結(jié)溫條件下保持所流過在不同的結(jié)溫條件下保持所流過的電流在安全范圍內(nèi)。的電流在安全范圍內(nèi)。 首先，在直流供電電源的首先，在直流供電電源的LEDLED驅(qū)動(dòng)器中，最簡(jiǎn)單的電路就驅(qū)動(dòng)器中，最簡(jiǎn)單的電路就是：如果是：如果LEDLED的工作電壓與電池電壓相近，可以直接用電的工作電壓與電池電壓相近，可以直接用電池驅(qū)動(dòng)池驅(qū)動(dòng)LEDLED，這是最簡(jiǎn)單的，這是最簡(jiǎn)單的LEDLED驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)方式，無需任何驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)方式，無需任何其它元件；其它元件； 如果如果LEDLED電壓與電源電壓相差稍大，無法用電源直接驅(qū)動(dòng)電壓與電源電壓相差稍大，無法用電源直接驅(qū)動(dòng)LE

3、DLED時(shí)，利用電阻限制時(shí)，利用電阻限制LEDLED的電流，實(shí)現(xiàn)的電流，實(shí)現(xiàn)LEDLED在規(guī)定的電流在規(guī)定的電流范圍內(nèi)工作。范圍內(nèi)工作。2.2 LED2.2 LED串聯(lián)電阻方式串聯(lián)電阻方式 LED串聯(lián)電阻方式的電路如圖： 從電路的簡(jiǎn)潔性角度考慮，多一個(gè)電阻就比沒有電阻麻煩，那么LED為什么要串聯(lián)電阻？ 從理論上說任何一個(gè)電源都不能夠與LED工作電壓相匹配，其原因是LED的工作電壓隨LED的工作結(jié)溫變化，隨著結(jié)溫的升高，在相同工作電流條件下LED的工作電壓隨結(jié)溫的上升而降低，特別是大功率LED的工作結(jié)溫相對(duì)很高，工作電壓會(huì)變化很大。 如果用恒定的電壓源驅(qū)動(dòng)LED就會(huì)出現(xiàn)剛開始工作電流很低，也可能

4、工作電流由于驅(qū)動(dòng)電壓不足永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到額定電流，于是亮度非常暗，如圖2.2中的虛線1對(duì)應(yīng)的A點(diǎn)的工作狀態(tài)； 另一種情況就是開始的工作電流就達(dá)到LED的額定電流，于是在工作電壓和額定電流的共同作用下，LED的結(jié)溫迅速上升，在相同的電壓驅(qū)動(dòng)下，LED的工作電流隨之上升，使得LED工作結(jié)溫進(jìn)一步上升，功率也隨之增加。定電壓狀態(tài)下不同結(jié)溫的定電壓狀態(tài)下不同結(jié)溫的LED電流電流 如果在正常結(jié)溫狀態(tài)下，LED的工作電流為正常工作電流，對(duì)應(yīng)的工作電壓如圖2.2的虛線2，其工作點(diǎn)為C點(diǎn)，隨著LED的持續(xù)點(diǎn)亮，作用在LED的功率會(huì)使LED結(jié)溫升高。隨著LED結(jié)溫的升高，LED的特性曲線會(huì)左移，如圖2.2中的左邊的

5、特性曲線。這時(shí)，在定電壓下的LED的工作電就會(huì)轉(zhuǎn)移到D點(diǎn)。很顯然D點(diǎn)的工作電流明顯的大于C點(diǎn)的工作電流。 這種惡性的正反饋循環(huán)下去會(huì)過早的導(dǎo)致LED的損壞。因此在驅(qū)動(dòng)LED時(shí)要限制其工作電流，這就是為什么要串聯(lián)電阻的最簡(jiǎn)單的原因。將將LED與電阻串聯(lián)后接到電壓源后可以利用電阻的限流特性來限制與電阻串聯(lián)后接到電壓源后可以利用電阻的限流特性來限制LED的電流的電流 在在3.6V/6.83.6V/6.8條件下，高溫時(shí)的條件下，高溫時(shí)的LEDLED電流從常溫時(shí)電流從常溫時(shí)的的30mA30mA上升到高結(jié)溫時(shí)的約上升到高結(jié)溫時(shí)的約45mA45mA，明顯低于，明顯低于3.4V3.4V定電壓驅(qū)動(dòng)的定電壓驅(qū)動(dòng)的

6、65mA65mA； 選用選用4V/204V/20的工作條件，在高結(jié)溫條件下的工作條件，在高結(jié)溫條件下LEDLED電電流低于流低于40mA40mA，高結(jié)溫狀態(tài)的電流又進(jìn)一步降低；，高結(jié)溫狀態(tài)的電流又進(jìn)一步降低； 選用選用5V/565V/56電源電壓和限流電阻，則電源電壓和限流電阻，則LEDLED在高結(jié)在高結(jié)溫時(shí)的電流降低到溫時(shí)的電流降低到35mA35mA以下；以下； 采用采用6V/826V/82的電源電壓和限流電阻，的電源電壓和限流電阻，LEDLED電流降電流降低到約低到約33mA33mA。不同電源電壓時(shí)不同電源電壓時(shí)LED的電流的電流 圖中顯示，當(dāng)電源電壓從3.4V上升到3.6V時(shí)（電源電壓變

7、化+5.88%），對(duì)應(yīng)的LED工作點(diǎn)從A點(diǎn)轉(zhuǎn)移到C點(diǎn)。 電流從3.4V的30mA上升到3.6V的67mA； 4V電源電壓用20電阻限流，在相同的電源電壓變化情況下對(duì)應(yīng)電源電壓從4.0V上升到4.24V，由于限流電阻的作用，在電源電壓上升5.88%時(shí)的LED電流僅上升到約38mA 。 從以上兩個(gè)例子可以看到，通過串聯(lián)電阻可以有效地減小從以上兩個(gè)例子可以看到，通過串聯(lián)電阻可以有效地減小LEDLED因結(jié)溫變化和電源電壓變化造成的因結(jié)溫變化和電源電壓變化造成的LEDLED電流的變化。電流的變化。 這種抑制這種抑制LEDLED電流變化的也需要付出代價(jià)電流變化的也需要付出代價(jià)? ? 上圖的例子就是將電壓提

8、高上圖的例子就是將電壓提高25%25%，也就是說電源電壓中有，也就是說電源電壓中有20%20%消耗在電阻上，這對(duì)于電流不大的消耗在電阻上，這對(duì)于電流不大的LEDLED驅(qū)動(dòng)使可以這樣驅(qū)動(dòng)使可以這樣做的，其原因很簡(jiǎn)單，串聯(lián)一個(gè)電阻遠(yuǎn)比采用一個(gè)做的，其原因很簡(jiǎn)單，串聯(lián)一個(gè)電阻遠(yuǎn)比采用一個(gè)DC/DCDC/DC變換器簡(jiǎn)單得多。變換器簡(jiǎn)單得多。 所以經(jīng)常會(huì)看到采用所以經(jīng)常會(huì)看到采用12V12V供電的白光供電的白光LEDLED驅(qū)動(dòng)常采用驅(qū)動(dòng)常采用3 3個(gè)白個(gè)白光光LEDLED串聯(lián)，再串聯(lián)一個(gè)約串聯(lián)，再串聯(lián)一個(gè)約100/0.125W100/0.125W電阻就可以很好電阻就可以很好的使的使LEDLED獲得約獲得

9、約20mA20mA的驅(qū)動(dòng)電流。的驅(qū)動(dòng)電流。 為了盡可能的提高電源利用率，與為了盡可能的提高電源利用率，與LEDLED串聯(lián)的電阻的電壓串聯(lián)的電阻的電壓降可以選擇為整個(gè)電源電壓的降可以選擇為整個(gè)電源電壓的20%20%。但是，如果這個(gè)。但是，如果這個(gè)12V12V是是電池電壓，則電池電壓，則3 3個(gè)白光個(gè)白光LEDLED串聯(lián)可能會(huì)在電池電壓最低時(shí)串聯(lián)可能會(huì)在電池電壓最低時(shí)（如（如10V10V）電流變得非常低，如果要考慮這種情況就只能）電流變得非常低，如果要考慮這種情況就只能用用2 2只白光只白光LEDLED串聯(lián)，再串聯(lián)串聯(lián)，再串聯(lián)150150電阻。電阻。 另一個(gè)常見的例子就是用另一個(gè)常見的例子就是用5

10、V5V電源電壓驅(qū)動(dòng)單只白電源電壓驅(qū)動(dòng)單只白光光LEDLED，如應(yīng)用電腦的，如應(yīng)用電腦的USBUSB接口的接口的5V5V電源電壓帶動(dòng)電源電壓帶動(dòng)白光白光LEDLED?？梢圆捎谩？梢圆捎肔EDLED與與8210082100電阻串聯(lián)驅(qū)動(dòng)電阻串聯(lián)驅(qū)動(dòng)20mA20mA白光白光LEDLED。 如果僅僅是驅(qū)動(dòng)單只如果僅僅是驅(qū)動(dòng)單只LEDLED，如電池供電的情況，在，如電池供電的情況，在實(shí)際應(yīng)用中通常不需要串聯(lián)限流電阻，如實(shí)際應(yīng)用中通常不需要串聯(lián)限流電阻，如LEDLED手電手電筒等便攜式照明裝置。筒等便攜式照明裝置。2.32.3電池直接驅(qū)動(dòng)電池直接驅(qū)動(dòng)LEDLED 用電池直接驅(qū)動(dòng)用電池直接驅(qū)動(dòng)LEDLED最常

11、見的是用最常見的是用3 3節(jié)干電池或鈕節(jié)干電池或鈕扣電池串聯(lián)直接驅(qū)動(dòng)白光扣電池串聯(lián)直接驅(qū)動(dòng)白光LEDLED。常見于用。常見于用LEDLED作為作為“燈泡燈泡”的各類手電筒，相對(duì)用白熾燈的手電筒的各類手電筒，相對(duì)用白熾燈的手電筒來說，其節(jié)電效果非常明顯。來說，其節(jié)電效果非常明顯。 為什么用為什么用3 3節(jié)干電池可以直接驅(qū)動(dòng)白光節(jié)干電池可以直接驅(qū)動(dòng)白光LEDLED？4.5V4.5V的電池電壓與約的電池電壓與約3.5V3.5V的的LEDLED工作電壓能夠相匹配嗎？工作電壓能夠相匹配嗎？ 3 3節(jié)干電池的手電筒用的燈泡的額定電壓是多少？是節(jié)干電池的手電筒用的燈泡的額定電壓是多少？是3.8V3.8V不是不是4.5V4.5V。 這表明在干電池為手電筒的燈泡供電時(shí)，干電池的內(nèi)阻消這表明在干電池為手電筒的燈泡供電時(shí)，干電池的內(nèi)阻消耗掉接近耗掉接近1V1V的電壓，對(duì)于鈕扣電池老說內(nèi)阻肯定高于的電壓，對(duì)于鈕扣電池老說內(nèi)阻肯定高于