配電開(kāi)關(guān)技術(shù)在LED中的應(yīng)用

高功率LED正越來(lái)越多地被運(yùn)用于各種領(lǐng)域，包括汽車照明、照相手機(jī)閃光燈、舞臺(tái)燈光、場(chǎng)所照明、夜景照明、閃光燈、自行車燈和汽車行駛燈。本文將討論在LED應(yīng)用中采用配電開(kāi)關(guān)的各個(gè)技術(shù)問(wèn)題。

當(dāng)前，限流配電開(kāi)關(guān)是設(shè)計(jì)者用來(lái)驅(qū)動(dòng)LED的最好選擇之一。這是因?yàn)榕潆婇_(kāi)關(guān)操作簡(jiǎn)單，而且能夠更好地控制對(duì)系統(tǒng)各種負(fù)載的配電。它的功能很簡(jiǎn)單：在開(kāi)關(guān)開(kāi)啟狀態(tài)下，允許電流流向負(fù)載，在開(kāi)關(guān)關(guān)閉狀態(tài)下，阻止電流流向負(fù)載。

這種開(kāi)關(guān)還具有限流功能，也就是說(shuō)，當(dāng)開(kāi)關(guān)開(kāi)啟時(shí)，負(fù)載的最大電流就等于開(kāi)關(guān)設(shè)定的電流限制值。這個(gè)限流功能正是設(shè)計(jì)一個(gè)恒流LED驅(qū)動(dòng)器所必需的。

為什么設(shè)計(jì)者會(huì)如此需要以恒流驅(qū)動(dòng)LED呢?因?yàn)榱鬟^(guò)LED的電流保持恒定狀態(tài)時(shí)，LED的光強(qiáng)度也是恒定的，即便在流過(guò)LED的電壓改變的情況下也不會(huì)改變。這是各種要求穩(wěn)定的光強(qiáng)度的應(yīng)用所必需的。

圖1展示了MicrEL公司MIC2007型限流配電開(kāi)關(guān)圖例。

在所有限流開(kāi)關(guān)中，MIC2007的功率-封裝比是最高的，而電阻則一般僅為77mΩ。

以配電開(kāi)關(guān)作為恒流LED驅(qū)動(dòng)器

圖2展示的是輸出和LED相連的配電開(kāi)關(guān)。MIC2007可以在2.5V-5.5V的輸入電壓下工作。它是通過(guò)外置電阻器Rset來(lái)設(shè)定限流值的。限流值等于CLF/Rset，CLF為限流因數(shù)，一般是245(請(qǐng)參考MIC2007數(shù)據(jù)表暨電氣性能表)，而Rset 則等于0.7 kΩ。因此，限流值就是245/0.7 kΩ = 350 mA。

當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，LED會(huì)試圖吸收盡可能大的電流，但由于開(kāi)關(guān)的限制，最大只能為350mA。因此，只要開(kāi)關(guān)打開(kāi)，而且開(kāi)關(guān)輸入電壓(Vin)在2.5V-5.5V的范圍之內(nèi)，流過(guò)LED的電流就能一直保持在350mA。

有了限流開(kāi)關(guān)，LED的限流值就能通過(guò)改變Rset電阻器的值來(lái)在200 mA到2 A之間調(diào)整。如此寬的一個(gè)限流值范圍，可以適用于各種高功率LED，并使之能用于各種應(yīng)用。

這一IC帶有Cslew管腳，Cslew和Vin之間的電容器通過(guò)它來(lái)連接。Cslew電容器可以用來(lái)延長(zhǎng)LED的開(kāi)啟時(shí)間。同時(shí)，它還帶有一個(gè)內(nèi)置負(fù)荷放電晶體管(P-channel FET)。當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，這個(gè)FET會(huì)放出輸出電流。

在某些應(yīng)用中，需要逐漸開(kāi)啟和關(guān)閉LED，以使得觀眾不會(huì)因?yàn)楣庹諚l件的突然改變而短暫性失明。圖3就展示了一個(gè)可以任意設(shè)定開(kāi)啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間的方案。

在這里，開(kāi)啟的輸入和Vin是相關(guān)的，而對(duì)開(kāi)啟和關(guān)閉的控制則是通過(guò)給Ilimit管腳發(fā)一個(gè)5 V的信號(hào)來(lái)完成(圖3中沒(méi)有顯示Cslew管腳)。

要算出圖3中電路的限流值，需把0.5 kΩ和0.2 kΩ(3.33 kΩ和0.212 kΩ電阻器的等效電阻)相加，得出0.7 kΩ。這樣的話，限流值就是245/0.7 kΩ = 350 mA。另外，通過(guò)一個(gè)680 μF的電容器值，開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間被設(shè)定在300 ms。這個(gè)時(shí)間是這樣計(jì)算出來(lái)的：2.2 x R x C = 2.2 x 0.2 kΩ x 680 μF = 300 ms。其結(jié)果如下圖4中所示。

圖4中通道1是加到Ilimit上的0 5 V信號(hào)，而通道4則是通過(guò)LED的電流(Iled; 開(kāi)啟時(shí)間= 關(guān)閉時(shí)間= 300 ms)。

MIC2007可以在開(kāi)關(guān)開(kāi)啟且LED已點(diǎn)亮之后調(diào)節(jié)限流值。而通過(guò)改變限流值，就可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)LED的光強(qiáng)度。如圖5所示，有4個(gè)電阻器連接到Ilimit管腳。

如果4個(gè)電阻器的電阻值一致，LED光強(qiáng)度就可以有4個(gè)不同等級(jí)。將幾個(gè)電阻器連接到Ilimit管腳上，就能獲得幾個(gè)等級(jí)的LED光強(qiáng)度。

如果電阻器的電阻值不同，則可以通過(guò)采用不同的電阻器組合，來(lái)調(diào)節(jié)LED的光強(qiáng)度。比如，如果電阻值為R, R/2, R/4, R/8和R/16的5個(gè)電阻器都被采用，那么組合R, R/2 和R/4三個(gè)電阻器時(shí)LED的光強(qiáng)度就更低，而組合R/4, R/8和R/16三個(gè)電阻器時(shí)LED的光強(qiáng)度就更高。