LED驱动电源设计关联知识汇集（二）

LED驱动电源设计关联知识汇集（三） - 液晶维修 家电维修网  https://www.bjjdwx.com/article-10705-1.html

串并混联方式

在需要使用比较多LED的产品中，假如将所有LED串联，将需要LED驱动器输出较高的电压。假如将所有LED并联，则需要LED驱动器输出较大的电流。 将所有LED串联或并联，不但限制着LED的使用量，而且并联LED负载电流较大，驱动器的成本也会大增。解决办法是采用混联方式。串并联的LED数量平均分配，分配在一串LED上的电压相同，通过同一串每颗LED上的电流也基本相同，LED亮度一致。同时通过每串LED的电流也相近。

当某一串联LED上有一颗品质不良短路时，不管采用恒压式驱动还是恒流式驱动，这串LED相当于少了一颗LED，通过这串LED的电流将大增，很容易就会损坏这串LED。大电流通过损坏的这串LED后，由于通过的电流较大，多表现为断路。断开一串LED后，假如采用恒压式驱动，驱动器输出电流将减小，而不影响余下所有LED正常工作。假如是采用恒流式LED驱动，由于驱动器输出电流保持不变，分配在余下LED电流将增大，导致容易损坏所有LED。解决办法是尽量多并联LED，当断开某一颗LED时，分配在余下LED电流不大，不至于影响余下LED正常工作。

混联方式还有另一种接法，即是将LED平均分配后，分组并联，再将每组串联一起。

当有一颗LED品质不良短路时，不管采用恒压式驱动还是恒流式驱动，并联在这一路的LED将全部不亮，假如是采用恒流式LED驱动，由于驱动器输出电流保持不变，除了并联在短路LED的这一并联支路外，其余的LED正常工作。假设并联的LED数量较多，驱动器的驱动电流较大，通过这颗短路的LED电流将增大，大电流通过这颗短路的LED后，很容易就变成断路。由于并联的LED较多，断开一颗LED的这一并联支路，平均分配电流不大，依然可以正常工作，哪么整个LED灯，仅有一颗LED不亮。

假如采用恒压式驱动，LED品质不良短路瞬间，负载相当少并联一路LED，加在其余LED上的电压增高，驱动器输出电流将大增，极有可能立刻损坏所有 LED，幸运的话，只将这颗短路的LED烧成断路，驱动器输出电流将恢复正常，由于并联的LED较多，断开一颗LED的这一并联支路，平均分配电流不大， 依然可以正常工作，哪么整个LED灯，也仅有一颗LED不亮。

通过对以上分析可知，驱动器与负载LED串并联方式搭配选择是非常重要的，恒流式驱动功率型LED是不适合采用并联负载的，同样的，恒压式LED驱动器不适合选用串联负载。

工程中的简易计算方法

例：某电源额定输出功率为5W电源，输出电压12V ，白光LED额定正向电压3.3V，耗散功率为65mW，可配置多少个LED？

（1）计算每条支路的LED个数： 3.3V × 3 =9.9V

65mW÷3.3V=20mA（12V-9.9V）÷ 20mA=105Ω

（2）计算并联支路数 ：5W÷（65mW×3+20mA×20mA×105Ω）=21

（3）总共可以接多少个LED：21 × 3 =63个（串并混联）

五、LED驱动电源使用中应注意的问题

A.LED降额使用。

B.使用线性恒流驱动器，特别注意其工作压差。

C.隔离式开关恒流驱动器次级输出电源不宜悬空，负极应接地。

D.对开关恒流驱动器，要严格遵守：先接好LED灯，再接通驱动器电源的操作顺序。

我们针对瞬间电流冲击问题研究了新型的解决方案，在输出端加入限流电路，主要有两种实现方案。

a、串联连接方式，将多余部分的能量消耗在限流电路内部。通过将多余的能量堵在负载之前，保证在连接开关闭合的瞬间流过LED灯负载上的电流在LED灯所允许的电流范围之内。

b、并联连接方式，同样也是将多余部分的能量消耗在限流电路内部。通过将多余的能量引到限流电路上，保证流过LED灯上的电流在LED灯的安全电流范围之内。

串联限流电路:配置在高频滤波电容(C3)和恒流回路之间，在一个横向分支上包含一个NPN型晶体管(Q1)的集电极—发射极通道和与这个集电极—发射极通道串联的限流电阻(R1)。集电结偏置电阻(R5)连接到NPN型晶体管(Q1)的集电极与基极之间。NPN型晶体管(Q2)的基极连接到NPN型晶体管(Q1)的发射极上，NPN型晶体管(Q2)的集电极与NPN型晶体管(Q1)的基极相连，NPN型晶体管(Q2)的发射极连接到限流电阻(R1)的一端。同时该限流电路可以串接在恒流电阻(R2)和限压回路之间，还可以串接在限压回路和连接开关(S1)之间，也可以串接在负载和输出极地电位之间。

当输出电流低于预先设定的限流值时，限流电阻上的压降低于0.7V，NPN型晶体管（Q2）处于截止状态，NPN型晶体管（Q1）处于饱和导通状态。电路正常工作，仅仅只在限流电阻(R1)和NPN型晶体管（Q1）上增加了少量损耗。当输出的电流大于预先设定的限流值时，便会在限流电阻上产生高于0.7V的压降，此时NPN型晶体管（Q2）饱和导通，NPN型晶体管（Q1）发射极—集电极通道的等效阻值增大，起到限制输出电流的作用，近而有效的保护了负载上短暂的过流现象。

并联限流电路:配置在输出限压回路和负载之间，在一个纵向分支上并联上一个NPN型晶体管（Q3）的集电极—发射极通道，NPN型晶体管（Q3）的基极连接到负载负电位上，限流电阻（R2）连接到NPN型晶体管（Q3）的发射极和基极之间。NPN型晶体管(Q3)的集电极—发射极通道可以电容后的任意一个纵向分支上。

当输出电流值小于预先设定的阈值电流时，限流电阻（R2）两端的压降小于0.7V，NPN型晶体管(Q3)处于截止状态，电路正常工作；当输出电流值大于预先设定的阈值电流时，限流电阻两端的压降大于0.7V，NPN型晶体管(Q3)集电极—发射极通道变为低阻值，使得大部分的电流流过NPN型晶体管(Q3)的集电极—发射极通道上，且以热能的形式消耗在NPN型晶体管(Q3)的集电结上，从而有效地保护了负载上短暂的过流现象。

六、LED日光灯电源设计心得

1.非隔离型降压式电源设计方法概论

非隔离降压型电源是现在普遍使用的电源结构，几乎占了日光灯电源百分之九十以上。很多人都以为非隔离电源只有降压型一种，每每一说到不隔离，就想到降压型，就想到说对灯不安全（指电源损坏）。其实降压型不只是一种，还有两种基本结构，即升压，和升降压，即BOOST AND BUCK-BOOST，后两种电源即使损坏。不会影响到LED的好处。降压式电源也有其好处，它适合用于220V，但不适用于110V，因为110V本来电压就低，一降就更低了，那样输出的电流大，电压低，效率做不太高。 降压式220V交流，整流滤波后约三百伏，经过降压电路，一般将电压降到直流150V左右，这样即可实现高压小电流输出，效率可以做得较高。一般用MOS 做开关管，做这种规格的电源，我的经验是，可以做到百分之九十那样差不多，再往上也困难。原因很简单，芯片一般自损会有0.5W到1W，而日光灯管电源不过就是10W左右。所以不可能再往上走。现在电源效率这个东西很虚，很多人都是吹，实际根本达不到。

常见有些人说什么3W的电源效率做到百分之八十五了，而且还是隔离型的。告诉大家，即便是跳频模式的，空载功耗最小，也要0.3W，还什么输出3W低压，能到百分之八十五，其实有百分之七十算很好了，反正现在很多人吹牛不打草稿，可以忽悠住外行，不过现在做LED的懂电源的也不多。

要效率高，首先就要做非隔离的，然后输出规格还要高压小电流，可以省去功率元件的导通损耗，所以象这种LED电源的主要损耗，一就是芯片自有损耗，这个损耗一般有零点几W到一W的样子，还有一个就是开关损耗了，用MOS做开关管可以显著减小这个损耗，用三极管开关损耗就大很多。所以尽量不要用三极管。还有就是做小电源，最好不要太省，不要用RCC，因为RCC电路一般的厂家根本做不好质量，其实现在芯片也便宜，普通的开关电源芯片，集成MOS管的，最多不过两元钱，没必要省那么一点点，RCC只省点材料费，实际上加工返修等费用更高，到头到反而得不偿失的那样。

降压式电源的基本结构就是将电感和负载串入300V高压中，开关管开关的时候，负载即实现了低于300V的电压，具体的电路很多，网上也很多，不再画图说了。现在9910，还有一般的市场上的恒流IC基本都是用这种电路来实现的。但这种电路就是开关管击穿的时候，整个LED灯板就玩完，这应该算是最不好的地方了。因为当开关管击穿的时候，整个300V的电压就加在灯板上，本来灯板只能承受一百多伏电压，现在成了三百伏了，这种情况一发生。LED肯定要烧掉。所以很多人说非隔离的不安全，其实就是说降压的，只是因为一般非隔离的绝大多数是降压的，所以认为非隔离的损坏一定要坏 LED。其实另外两种基本的非隔离结构，电源损坏，不会影响LED的。

降压式电源要设计成高压小电流，效率才能高，细说一下，为什么?因为高压小电流，可以让开关管电流的脉宽大一些，这样峰值电流就小一些，还有就是，对电感的损耗也小一些，通过电路结构就可以知道，电路不方便画，具体也难以再叙述下去了。就随便总结一下，降压电源的好处是，适合于220V高压输入使用，以使得功率器件承受的电压应力小，适合做大电流输出，比如做100mA电流，比后两种方式来的轻松，效率要高。效率算比较高的，对电感的损耗较小，但对开关管损耗大一些，因为所有经过负载的功率必须要经过开关管传输，但输出的功率，只有一部分经过电感，如300V输入，120V输出的降压型电源，只有 180V的部分要经过电感，120V的部分是直接导通进入负载的，所以说对电感损耗比较小，但输出的功率，全部要经过开关管转化。

2.分解两种恒流控制方式

下面要说的是，两种恒流控制模式的开关电源，从而产生两种做法。这两种做法，无论是原理，还是器件应用，还是性能差别，相当都较大。

（未完待续）