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大功率背光源用LED驱动电路的研讨现状与发展

发布时间:2022-09-08 14:41:56 来源:米乐m6官网

  摘要:结合详细的操控芯片,对峰值电流操控型、均匀电流操控型、单级单开关非阻隔型的原理、优缺陷和功用改进办法做了论说。给出了选用频率抖动技能的的传导EMI峰值及均匀值丈量成果和根据IR2540的均匀电流操控型LED驱动电路的作业波形及功率丈量成果,并对脉冲恒流源型LED驱动电路的原理做了扼要的介绍,最终从恒流精度、功率、本钱3个方面归纳剖析了LED驱动电路的发展趋势。

  作为LCD的背光源,LED现在已显露出替代CCFL的趋势。与传统的CCFL比较,LED背光源具有色域宽、颜色复原性好、可控性强、寿命长、不含汞蒸气和其他有害气体等长处。LED背光源还能完成CCFL无法比较的分区域颜色和亮度调理功用,然后愈加准确地完成颜色复原和画面的动态调整,在显现不同画面时,能够使亮度与对比度进行动态批改,以完成更好的画质。

  据预测,到2013年,将有90%的笔记本电脑和40%的液晶电视运用LED背光源。由于LED是一个低压非线性半导体器材,LED的正向电压会跟着电流和温度的改动而改动,需求有驱动电路才干保证其安稳可靠地作业,因而,背光源用LED驱动电路的处理方案,是一项具有前沿性和现实性的作业。

  现在,大功率背光源用LED驱动电路有峰值电流操控型、均匀电流操控型、单级单开关型3种类型,这3种LED驱动电路各有特色。本文结合详细的LED驱动电路操控芯片,从原理、优缺陷、功用改进办法等方面临这3种类型的LED驱动电路进行了剖析,并对正处于研制阶段的高功用脉冲恒流源型LED驱动电路的原理做了扼要的介绍,最终剖析了大功率背光源用LED驱动电路的发展趋势。

  峰值电流操控型LED驱动电路现在使用最为广泛,这种电路的功率可达90%以上,而且具有电路简略、本钱低的特色。HV9982是这种电路的典型操控芯片。HV9982有三路输出,R、G、B各一路,最高输入电压为40V,最多能够一起驱动54颗LED,具有输出短路维护、输出过压维护、Hiccup形式维护功用。图1是HV9982的使用电路。图中只画出了一路输出,其他两路输出与这一路相同。

  HV9982的作业原理为:L1、D2、Q1、C14组成Boost升压变换器电路,CS引脚检测流过Q1的电流,当流过Q1的电流超越必定值时,Q1关断,然后完成恒流输出。Q2起输出过压维护和调光的作用,OVP引脚用来检测过电压,当此引脚的电压超越5V时,Q2关断,一起HV9982内部的计时器开端计时,当计时完成后,再次检测OVP引脚上的电压是否超越5V,不超越则Q2导通,超越则Q2持续关断,如此重复。调光时,当PWMD引脚为高电平时,Q2导通;当PWMD引脚为低电平时,Q2关断,将LED从电路中断开,避免输出电容经过LED放电。改动PWMD引脚调光信号的占空比,就可调理LED的亮度。

  峰值电流操控型LED驱动电路尽管具有电路简略、本钱低一级长处,但也存在必定的缺陷,详细表现在:

  (1)电路可能会因次谐波振动存在运转不安稳的危险,选用斜坡补偿能够处理这个问题,可是假如某些LED驱动芯片不支持振动器电容衔接,斜坡补偿会很难施行。别的,斜坡补偿也会引起被检测电流与实践LED电流之间的差错。有的学者企图选用固定关断时间(而不是固定频率)的作业方式来处理这一问题,这样尽管能够处理次谐波振动问题,且占空比也大于50%,可是为了添加占空比就必须下降频率,然后导致频率在占空比范围内的大幅动摇。

  (2)对噪声灵敏,抗噪声功用差。由于电感处于接连储能电流状况,与操控电压编程决议的电流、电平比较较,开关器材的电流信号的上升斜坡一般较小,电流信号上的较小噪声就很简略使开关器材改动关断时间,使体系进入次谐波振动。

  (3)峰值电感电流的巨细不能与均匀电感电流的巨细一一对应,在占空比不同的情况下,相同的峰值电感电流能够对应不同的均匀电感电流,在输入电压变化的情况下,流过LED的均匀电流产生改动,恒流精度不高。

  为了进一步进步峰值电流操控型LED驱动电路的功用,现在,研讨人员主要在以下几个方面临其进行改进:

  (1)选用频率抖动技能改进EMI特性。未选用频率抖动技能时,各次谐波较窄而且离散,幅值在谐波频率处较高。图2是选用了频率抖动技能的LED驱动电路的传导EMI峰值和均匀值测验成果。选用该技能可使谐波幅值下降而且变的滑润,高次谐波挨近接连呼应,削减EMI的作用非常显着。

  (2)选用补偿峰值电流操控技能进步LED驱动电路的恒流功用,处理在输入电压变化的情况下流过LED的均匀电流产生改动的问题。国内华润矽微科技有限公司推出的PT4107LED驱动电路操控芯片就选用了该技能。图3是补偿峰值电流操控技能原理图。

  均匀电流操控型LED驱动电路克服了峰值电流操控型LED驱动电路可能会呈现次谐波振动等缺乏,具有以下长处:

  (1)均匀电感电流能够高精度地盯梢电流编程信号;(2)不需求斜坡补偿;(3)抗噪声功用优越。

  美国世界整流器公司(IR)推出的IRS2540是一种均匀电流操控型LED驱动芯片,可驱动200V的MOSFET。该LED驱动芯片选用独有的高侧驱动器,可接连监控负载电流,并经过时间延迟滞后操控法,准确调理电流,然后供给优势显着的均匀电流操控功用;内置短路维护功用,能够经过简略的外部电路完成开路维护功用,一起为同步整流规划供给一个低压侧驱动。IRS2540的使用电路如图4所示。