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LED串聯(lián)與并聯(lián)驅(qū)動電路特性的解析

電子設(shè)計 ? 來源:電子設(shè)計 ? 作者:電子設(shè)計 ? 2020-12-24 11:49 ? 次閱讀

1.LED串聯(lián)配置

在串聯(lián)配置中,LED的數(shù)量受驅(qū)動器的最高電壓限制,若最高電壓為40V。在串聯(lián)配置中根據(jù)白光LED的正向電壓,這一最高電壓最多能夠驅(qū)動10~13只白光LED,驅(qū)動電流的范圍是連續(xù)狀態(tài)的10~350mA。這種配置的優(yōu)勢是串聯(lián)的白光LED可以用單線傳輸電流。缺點則是:當(dāng)PCB空間受限時(特別是高功率時),銅導(dǎo)線上的電流密度是個問題,而且如果在串聯(lián)模式中一只白光LED發(fā)生故障,所有白光LED都將熄滅。但是,從設(shè)計角度看,如果有n只白光LED,就要將電池電壓提升到n×VF,所以必須采用升壓結(jié)構(gòu),可以利用電感元件精確地監(jiān)控電流斜率,從而限制了非受控瞬間電流產(chǎn)生的EMI。

2.LED并聯(lián)配置

在并聯(lián)配置中,特定陣列中的白光LED數(shù)量受到驅(qū)動器封裝水平和連接器引腳數(shù)量的限制,另外,在白光LED并聯(lián)時,必須對每只白光LED進行電流控制,以確保各白光LED之間的匹配非常適合特定應(yīng)用。實際上,兩只白光LED電流不一致超出10%以上,將影響彩色LCD的顯示圖像的質(zhì)量(白光LED作為LCD的背光源)。此外,并聯(lián)配置能夠利用電荷泵技術(shù),用2個陶瓷電容將能量從電池傳輸?shù)桨坠釲ED陣列。基于電荷泵的LED驅(qū)動框圖如圖2所示,基于電池和專用電流源進行能量轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)的電荷泵,在進行電流源優(yōu)化設(shè)計后可使白光LED電流不受正向電壓和輸入電源變化的影響。

3.LED串聯(lián)與并聯(lián)驅(qū)動電路比較

LED驅(qū)動電路拓撲有升壓變換器或電荷泵兩種電路拓撲可供選擇,選擇的重點是考慮兩種解決方案所有具體因素。基于電荷泵的白光LED驅(qū)動電路一個重要的參數(shù)是LED驅(qū)動器產(chǎn)生的噪聲,因為電容器要進行充放電,所以電荷泵是大電流毛刺的來源。如欲減少這種影響,則必須設(shè)置高性能的輸入濾波電路。基于電感式升壓變換器的白光LED驅(qū)動器,由于存在電感,會引起電磁干擾(EMI)。通常情況下,改變開關(guān)頻率可減少干擾,但是頻率值取決于變換器的工作條件。

采用TPS60230電荷泵驅(qū)動白光LED典型應(yīng)電路如圖3所示,TPS60230由鋰離子電池直接供電,典型輸入電壓范圍為3.0~4.2V,可同時為最多5只白光LED供電,每只白光LED電流為20mA。

采用TPS61062升壓變換器驅(qū)動白光LED典型電路如圖4所示。圖4所示的升壓變換器是IC技術(shù)的最新開發(fā)成果之一,作為全面集成的同步升壓變換器,無需外接肖特基二極管就能夠?qū)崿F(xiàn)尺寸最小的解決方案,所需的外部組件數(shù)量最少。

審核編輯:符乾江
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