深(shen)析mos管led驱动电(dian)路图(tu)及(ji)原(yuan)理-led驱动方式(shi)-LED驱动电(dian)源解析-KIA MOS管
信息来源(yuan):本(ben)站 日期:2019-04-03
mos管led驱(qu)动(dong)电路图,LED是特性(xing)敏感的半导体器件,又具有负温度(du)特性(xing),因而在(zai)应用过(guo)程中需(xu)要对其(qi)进行稳定(ding)工作状态和保(bao)护,从而产生(sheng)了驱(qu)动(dong)的概念(nian)。LED器件对驱(qu)动(dong)电源的要求近乎(hu)于苛刻(ke),LED不(bu)像(xiang)普通的白炽灯泡(pao),可以直接连(lian)接220V的交流市电。
mos管led驱动电路图原理如下:
正(zheng)(zheng)向(xiang)压降(VF)和(he)正(zheng)(zheng)向(xiang)电流的(IF)关系(xi)曲线,由曲线可知,当(dang)正(zheng)(zheng)向(xiang)电压超过某(mou)个(ge)阈(yu)值(约2V),即通常(chang)所(suo)说的导(dao)通电压之后,可近似认为(wei),IF与VF成正(zheng)(zheng)比。见表是当(dang)前主(zhu)要(yao)超高(gao)(gao)亮LED的电气特性(xing)。由表可知,当(dang)前超高(gao)(gao)亮LED的最(zui)高(gao)(gao)IF可达1A,而(er)VF通常(chang)为(wei)2~4V。
由(you)于LED的(de)光特性(xing)通常都描述为电流的(de)函(han)数,而不是电压(ya)的(de)函(han)数,光通量(φV)与IF的(de)关系曲(qu)线,因此(ci),采用恒流源驱动可(ke)以更好地控制亮(liang)度。此(ci)外,LED的(de)正向压(ya)降(jiang)变(bian)化范围比较大(da)(最大(da)可(ke)达1V以上(shang)),而由(you)上(shang)图中的(de)VF-IF曲(qu)线可(ke)知(zhi),VF的(de)微小变(bian)化会引(yin)起(qi)较大(da)的(de),IF变(bian)化,从而引(yin)起(qi)亮(liang)度的(de)较大(da)变(bian)化。
LED的(de)温度与(yu)光(guang)通(tong)量(φV)关(guan)系(xi)曲线,由下图(tu)可知光(guang)通(tong)量与(yu)温度成反比,85℃时(shi)的(de)光(guang)通(tong)量是25℃时(shi)的(de)一半,而一40℃时(shi)光(guang)输出(chu)是25℃时(shi)的(de)1.8倍(bei)。温度的(de)变化对LED的(de)波长也有一定(ding)的(de)影响,因此,良好的(de)散热是LED保持恒定(ding)亮度的(de)保证。
所以,采用恒(heng)压源驱动不能保证LED亮(liang)度的一致性,并(bing)且影响LED的可(ke)靠性、寿(shou)命和光(guang)衰。因此,超高(gao)亮(liang)LED通(tong)常采用恒(heng)流源驱动。
通过线性稳压(ya)器来转(zhuan)换(huan)(huan)电压(ya)会(hui)面临功耗(hao)问(wen)题,这种方(fang)式(shi)(shi)比较(jiao)适合用(yong)于(yu)需要(yao)回避噪声(比如汽车音响)因而不(bu)能采用(yong)开关方(fang)式(shi)(shi)的(de)转(zhuan)换(huan)(huan)电路中(zhong)。而开关方(fang)式(shi)(shi)的(de)特(te)点(dian)是转(zhuan)换(huan)(huan)效率非常高,但它也有噪声的(de)问(wen)题,所(suo)以选择何(he)(he)种转(zhuan)换(huan)(huan)方(fang)式(shi)(shi)取(qu)决于(yu)何(he)(he)种应用(yong)。
通常(chang),电(dian)荷泵驱动方(fang)式的效率会随着输(shu)入电(dian)压的变化(hua)而变化(hua),在电(dian)压变化(hua)范围大(da)的应用(yong)中,其效率比(bi)较低(di);而在电(dian)压变化(hua)范围比(bi)较小的应用(yong)中,只(zhi)有当输(shu)入和输(shu)出电(dian)压之间是整倍数(shu)关系时,它的效率才能达(da)到最(zui)大(da),但这在电(dian)池供电(dian)的实际(ji)应用(yong)中很难(nan)达(da)到。反(fan)观电(dian)感的转(zhuan)换(huan)效率不太受(shou)电(dian)压干扰,应用(yong)限制也比(bi)电(dian)荷泵要少。
mos管led驱(qu)动电路(lu)图分(fen)析,为了方便分(fen)析,我把它(ta)分(fen)成几个(ge)部(bu)分(fen)来(lai)讲,尽量分(fen)的(de)细一点来(lai)讲,如下:
1:输入过压保(bao)护---主要是雷击(ji)或者市(shi)冲击(ji)带来的(de)浪涌(yong))
2:整流滤波(bo)电(dian)路---将交流(或者是(shi)直流)变成直流的过程
3:箝位电(dian)(dian)路---------主要是吸收变压器工作时产生的(de)尖峰和反(fan)向电(dian)(dian)动(dong)势
4:IC工作(zuo)过(guo)程--------主要是IC的供电(dian)原理,变(bian)压器的工作(zuo)方式,电(dian)压变(bian)换过(guo)程。
5:输出整(zheng)流---------将交(jiao)流再次(ci)变成(cheng)平滑理想的直流电压过程
6:恒流原理---------电(dian)路中稳定输出电(dian)流控制(zhi)过(guo)程(cheng)分析
首(shou)先电(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)从“+48V、GNG”两(liang)端进来通(tong)过(guo)(guo)一个R1的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(这个电(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)的(de)(de)作用就是(shi)限(xian)流(liu),当后面(mian)的(de)(de)线路(lu)(lu)(lu)出现(xian)(xian)短(duan)路(lu)(lu)(lu)时(shi),R1流(liu)过(guo)(guo)的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)就会(hui)(hui)(hui)增大,随之两(liang)端压(ya)降跟着增大,当超过(guo)(guo)1W时(shi)就会(hui)(hui)(hui)自动断开(kai),阻(zu)值增加(jia)至无(wu)穷(qiong)大,从而(er)(er)(er)达到保(bao)护输入(ru)电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)+48V不受到负载的(de)(de)影响)限(xian)流(liu)后进入(ru)整(zheng)流(liu)桥,另一方面(mian)R1与(yu)旁(pang)边的(de)(de)MOV1构成(cheng)了一个简(jian)单过(guo)(guo)压(ya)保(bao)护电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu),MOV1是(shi)一个压(ya)敏元件,是(shi)利用具有(you)非(fei)线性的(de)(de)半导体材料制作的(de)(de)而(er)(er)(er)成(cheng),其伏安(an)特(te)性与(yu)稳(wen)压(ya)二极管差不多,正常(chang)情况显(xian)高(gao)阻(zu)抗状(zhuang)(zhuang)态(tai),流(liu)过(guo)(guo)的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)很少,当电(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)高(gao)到一定的(de)(de)时(shi)候(这里主要是(shi)指尖峰浪涌(yong),如打(da)雷的(de)(de)时(shi)候高(gao)脉冲串通(tong)过(guo)(guo)市(shi)电(dian)(dian)(dian)(dian)串入(ru)进来),压(ya)敏MOV1会(hui)(hui)(hui)显(xian)现(xian)(xian)短(duan)路(lu)(lu)(lu)状(zhuang)(zhuang)态(tai),直接截(jie)取整(zheng)个输入(ru)总电(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu),使后面(mian)的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)停止工作,这时(shi)候,由(you)于所(suo)有(you)电(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)将流(liu)过(guo)(guo)R1和MOV1,因R1只有(you)1W的(de)(de)功率,所(suo)以瞬间可以开(kai)路(lu)(lu)(lu),从而(er)(er)(er)保(bao)护了整(zheng)个电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)不被损坏。
当+48V电压进入(ru)整流桥(qiao)(qiao)D1时,输出(chu)一个上(shang)正(zheng)下负(fu)的(de)直流电压(这(zhei)里我要说(shuo)明一下,如(ru)果+48V是交流的(de)那么直接整流,如(ru)果+48V电源本身也是直流的(de),那整流桥(qiao)(qiao)的(de)作(zuo)用就是对输入(ru)起到的(de)是极性保护作(zuo)用,无(wu)论输入(ru)是上(shang)正(zheng)下负(fu)还是上(shang)负(fu)下正(zheng)都不(bu)会损坏驱动电源)通过C1\C2\L1进行滤波(bo),这(zhei)是一个LC Π型滤波(bo)电路(lu),目的(de)是将整流后(hou)的(de)电压波(bo)形平(ping)滑的(de)直流电。
这(zhei)(zhei)个(ge)箝(qian)路(lu)电(dian)路(lu)存在的(de)(de)理由其(qi)(qi)实(shi)就是(shi)保护(hu)IC里(li)面的(de)(de)MOS管,其(qi)(qi)过(guo)程为--整流滤波以(yi)后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)电(dian)压分成(cheng)2路(lu),一路(lu)通(tong)过(guo)变(bian)压器绕(rao)组(zu)后(hou)(hou)(hou)进入(ru)IC TK5401的(de)(de)第7、8脚,这(zhei)(zhei)个(ge)我们等下(xia)在后(hou)(hou)(hou)面来(lai)讲(jiang),先(xian)看箝(qian)位(wei)这(zhei)(zhei)一路(lu),这(zhei)(zhei)路(lu)是(shi)通(tong)过(guo)R1、C3、D2然后(hou)(hou)(hou)也连到7、8脚,这(zhei)(zhei)个(ge)R1、C3、D2就组(zu)成(cheng)了(le)一个(ge)简单(dan)的(de)(de)箝(qian)位(wei)电(dian)路(lu),主要功能(neng)就是(shi)用(yong)来(lai)吸(xi)收(shou)尖峰和浪(lang)涌的(de)(de),这(zhei)(zhei)和刚(gang)才输入(ru)那(nei)个(ge)MOV1是(shi)不一样的(de)(de),MOV1主要是(shi)防止(zhi)打雷或者市电(dian)冲(chong)击起到保护(hu)作用(yong),这(zhei)(zhei)个(ge)箝(qian)位(wei)它的(de)(de)功能(neng)是(shi)吸(xi)收(shou)变(bian)压器T1绕(rao)组(zu)两(liang)端的(de)(de)反向电(dian)动势,以(yi)消除自激振荡,说(shuo)白(bai)了(le)就是(shi)快速(su)复位(wei)的(de)(de)意思,为变(bian)压器进入(ru)下(xia)一个(ge)周期做好准备(bei)。
因(yin)为如果变(bian)压(ya)器(qi)得不到复位(wei)就会(hui)饱(bao)和,这(zhei)样就会(hui)失(shi)去(qu)感抗,这(zhei)个R1和C3就组成了(le)一个RC充放(fang)电回路(lu),用来反(fan)向积累的电动势(shi),D2主要是(shi)隔离作用,就在(zai)变(bian)压(ya)器(qi)在(zai)正半周的时候(就是(shi)感应电动势(shi)为上正下(xia)负(fu)时)使整过(guo)环(huan)(huan)路(lu)处(chu)于断(duan)开(kai)状(zhuang)(zhuang)态,而(er)等(deng)变(bian)压(ya)器(qi)进(jin)入负(fu)半周时,给(ji)箝位(wei)电路(lu)提供通(tong)路(lu),快速将电动势(shi)环(huan)(huan)路(lu)处(chu)于断(duan)开(kai)状(zhuang)(zhuang)态,而(er)等(deng)变(bian)压(ya)器(qi)进(jin)入负(fu)半周时,给(ji)箝位(wei)电路(lu)提供通(tong)路(lu),快速将电动势(shi)释(shi)放(fang),从而(er)达到保(bao)护IC里(li)头的MOS管(guan)不被尖峰击穿而(er)损(sun)坏。
这(zhei)里面(mian)的(de)变压器(qi),根据它的(de)同(tong)名端判(pan)断(duan)为反(fan)激式(shi)工作(zuo)方(fang)式(shi),就是(shi)变压器(qi)的(de)初级(ji)和次级(ji)的(de)相位是(shi)相反(fan)的(de),在(zai)同(tong)一(yi)时(shi)间,两者相关180度(du),目前也有正激式(shi)的(de),那就是(shi)同(tong)频同(tong)相,这(zhei)个(ge)将来有机(ji)会了我再和大家具(ju)体分享;
我们还是(shi)回到这(zhei)个(ge)(ge)IC问题(ti)上面(mian)来,这(zhei)个(ge)(ge)IC有8个(ge)(ge)脚(jiao)(jiao),这(zhei)里我边(bian)讲边(bian)介绍它引(yin)脚(jiao)(jiao)的功能(neng),我们接(jie)着(zhe)刚刚那(nei)个(ge)(ge)说(shuo)的那(nei)个(ge)(ge)整(zheng)流滤(lv)波(bo)后通(tong)(tong)过变压器绕组然后进到IC的7、8脚(jiao)(jiao),这(zhei)个(ge)(ge)7、8脚(jiao)(jiao)就是(shi)IC里面(mian)MOS管的“D极(ji)(ji)(ji)”也叫漏(lou)极(ji)(ji)(ji)(相当于以前NPN三极(ji)(ji)(ji)管或者(zhe)开关管的集电(dian)极(ji)(ji)(ji)),另外(wai)接(jie)地的是(shi)“S极(ji)(ji)(ji)”也叫源极(ji)(ji)(ji),整(zheng)过电(dian)源电(dian)压的变换都由D极(ji)(ji)(ji)”和(he)S极(ji)(ji)(ji)两个(ge)(ge)引(yin)脚(jiao)(jiao)的接(jie)通(tong)(tong)和(he)断开来实(shi)现。
变压器(qi)工(gong)作以后,次(ci)级就会输出一个电(dian)(dian)压通(tong)过(guo)D4整流,C8和L1进行滤波,然后给(ji)LED灯进行供电(dian)(dian),这(zhei)里的(de)L1除了能(neng)够滤波,还有续流的(de)作用,就是(shi)保持输出电(dian)(dian)流的(de)一致性(xing),正(zheng)是(shi)利用电(dian)(dian)感中的(de)电(dian)(dian)流不能(neng)突然这(zhei)一特性(xing)。
它(ta)的(de)(de)工(gong)作过(guo)程,最后讲一(yi)(yi)下这是怎么实(shi)现恒流的(de)(de),顺便(bian)先讲了(le)一(yi)(yi)下这个IC的(de)(de)每(mei)个引脚(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)功能,8脚(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)为MOS输入端,6脚(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是空(kong)脚(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),5脚(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)外接的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)是振荡电(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong),它(ta)的(de)(de)容(rong)量直接决定了(le)RC时间常(chang)(chang)数,就是充放电(dian)(dian)(dian)(dian)时间,一(yi)(yi)般充电(dian)(dian)(dian)(dian)MOS管是接通时间,放电(dian)(dian)(dian)(dian)是断开(kai)时间,第(di)(di)(di)4脚(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是电(dian)(dian)(dian)(dian)压检(jian)测脚(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),通过(guo)对第(di)(di)(di)4脚(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)压值控制(zhi)输出脉冲的(de)(de)占空(kong)比,把引脚(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)说完了(le)就重点讲第(di)(di)(di)4脚(jiao)(jiao)(jiao)(jiao);第(di)(di)(di)3脚(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)接地端,第(di)(di)(di)2脚(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)是IC供电(dian)(dian)(dian)(dian)脚(jiao)(jiao)(jiao)(jiao),第(di)(di)(di)1脚(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)外接的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)阻和(he)第(di)(di)(di)5脚(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)组成了(le)RC电(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu),给(ji)IC内部(bu)提供振荡源,脉冲的(de)(de)充放电(dian)(dian)(dian)(dian)时间常(chang)(chang)直接由这个电(dian)(dian)(dian)(dian)阻和(he)电(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)决定。
我们现(xian)在(zai)来重点讲第4脚,大(da)家看4脚外接(jie)的(de)(de)光耦M101B接(jie)到那(nei)里(li)去了?另一(yi)端(duan)(duan)PC817是(shi)不是(shi)和(he)输出电(dian)(dian)(dian)路(lu)R4两(liang)端(duan)(duan)相(xiang)并联了,这个R7在(zai)这里(li)是(shi)起到检测电(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)作用,根据电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)=电(dian)(dian)(dian)流(liu)*电(dian)(dian)(dian)阻(zu)的(de)(de)原理,这个电(dian)(dian)(dian)流(liu)越(yue)大(da),R4两(liang)端(duan)(duan)的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)就会(hui)越(yue)大(da),这样说大(da)家应该明白吧?电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)越(yue)大(da),那(nei)么并连到R4两(liang)端(duan)(duan)的(de)(de)PC817也会(hui)有(you)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)并且(qie)开始导(dao)通(tong),导(dao)通(tong)后(hou)副边的(de)(de)M101B也会(hui)跟着(zhe)导(dao)通(tong),就是(shi)它内阻(zu)下降,这样一(yi)来第4脚的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)就会(hui)上升,上升以(yi)后(hou)与(yu)IC里(li)面的(de)(de)基础电(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)相(xiang)对比(bi),然后(hou)会(hui)直接(jie)输出一(yi)个信号使MOS管提成(cheng)关断,从而达到恒(heng)流(liu)目的(de)(de)。
(1)恒压式:
a、当稳(wen)压电(dian)路(lu)中的各(ge)项参数(shu)确定(ding)以后,输(shu)出的电(dian)压是固(gu)定(ding)的,而输(shu)出的电(dian)流却随着负载的增减而变(bian)化;
b、恒压(ya)电(dian)路(lu)不怕负载开路(lu),但严禁(jin)负载完(wan)全(quan)短路(lu)。
c、以稳(wen)压驱动电路(lu)驱动LED,每(mei)串需要加上(shang)合适(shi)的电阻方可使每(mei)串LED显示亮度平均;
d、亮度会受整流而来的(de)电压变化影响。
(2)恒流式(shi):
1、恒流(liu)驱(qu)动电路驱(qu)动LED是很理想的,缺点就是价格较高.
2、恒流电路虽然不怕(pa)负载短路(lu),但是严禁负载完全开路(lu).
3、恒(heng)流(liu)驱动(dong)电路输出(chu)的(de)(de)电流(liu)是恒(heng)定的(de)(de),而输出(chu)的(de)(de)直流(liu)电压(ya)却随着负(fu)载阻值的(de)(de)大小(xiao)不同在一定范围内变(bian)化.
4、要限制LED的(de)使用数量,因为它有最大承受电流及电压值.
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