一般来说,DC/DC稳压器对VFB的变化有一个感知的范围,一旦LED选定,其工作电流IF的大小也就确 定了,所选的电阻要保证VFB落在DC/DC稳压器容许的范围内。以VFB等于1.25V为例,假设IF分别为 15mA、350mA和700mA,采样电阻的功耗将分别小于20mW、400mW和800mW。对于1W的LED来说,采样电 阻的功耗分别占到总电源消耗的2%、40%和80%。因此,采样电阻的设计对提高LED的功效至关重要, 它应该选取尽可能小的数值。
图4:从采样电阻直接获取反馈电压的设计
由于直接将RFB连接FB端会造成RFB的功耗过大,所以在FB端和RFB之间放置一个运算放大器,以放大 RFB采集到的电压VTAP(图2)。
通常,1W大功率LED的典型工作电流为350mA,如果选择RFB等于1欧姆,则RFB的功耗为:
考虑运算放大器本身的功耗,RFB及其附属电路的功耗大约为1WLED功率的12%。这样就能在确保LED 获得恒流供电的同时,将RFB的功耗降低到可以接受的水平,从而使LED两端的电压尽可能大,流经 的电流也尽可能大。国家半导体按照这个原理工作的稳压器有LM2736和LM2734。
LM2734是1A降压型稳压器。基于LM2734的恒流驱动电路(图3)利用LM321运算放大器获取采样电阻Rset上的电压,结合其它电阻和电容就可以构成一个完整、高效率的大功率LED恒流驱动电路。在实际使用中,有些LED恒流驱动电路可以直接从采样电阻获取反馈电压,如图4所示。
图3中采样电阻Rset决定了恒流驱动电路的设计,而且对整个系统的效率有重要影响,因此仔细设计Rset对节省能源至关重要。图3和图4的详细设计文件请向国家半导体当地授权分销商索取。
一般来说,如果要求LED驱动电流的变化不超过标称值的5%至10%,那么采用精度为2%的电阻就足够了。LED驱动电流的典型波动范围是正负10%。由于采样电阻消耗的功率较大,应避免使用功率较小的贴片电阻。此外,LM3478方案适用于多个大功率LED的恒流驱动,而基于LM5021的恒流驱动设计方 案则针对220VAC/DC转换器的应用。
恒流驱动与散热的考虑
就电子系统设计而言,工程师在设计LED恒流驱动电路时首先要了解LED的恒流参数。目前LED芯片的 制造商很多,国内外LED的差异主要在于相同电参数的情况下,流明数可能不同,因此设计工程师要 清楚地认识到LED功率并不是决定发光效率的唯一参数。例如,同样是1W的LED,有的LED可以达到40 流明的亮度,而有的只能达到20流明的亮度,这是因为LED光学效率还取决于材料和制作工艺等诸多环节。