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实测线性恒流式LED驱动原理

在谈高压线性恒流方式前 我们先来看下低压线性恒流的原理

如图: 开始时,电流通过电阻R1流到三极管Q1基极,使三极管导通工作; R2为取样电阻;工作电流I流过R2时产出电压Vr; 当Vr到0.5V左右达到Q2三极管导通电压时,Q2导体导通;从而使Q1基极电流减少,从而限制工作电流I的增大,实现限流恒流的效果。此时Q1、Q2都工作在线性状态。  LED工作电流I= 0.5V/R2。

 线性恒流的特点主要为 简单、低成本、过EMI容易,基本贴片工艺一致性好! 理论寿命较长。   缺点为:受输入电压波动影响较大,不接电容时容易闪烁及产生很高的频闪(频闪系数100%)。

 对于高压线性,原理先以明微的SM2318做个例子; 原理图如下

电路设计为120V 版本;输出LED为9V  15串,比例为9:4:2。 

工作原理:输入交流120V/60HZ 正弦波经整流后;变成120HZ的直流半波电压波形。 半波电压爬升至每段LED导通电压时,IC进行恒流控制;使LED电流控制在一定范围内。 

第1阶段:如下图 电压在0时;没电压全部元件不工作; 当电压爬升达到一定,开始工作;工作时输出脚 pin5、6、7里面的MOS均是开启工作在导通状态的。

弟2阶段:电压波形爬升至第一段电压:9V*9=81V (实际LED在7V左右就已经开始工作了)时;通道1 pin7 开始流过电流。当电流达到设计值时,IC进行限流恒流。此时通道1(PIN7)对地的波形:波谷部分为对应半波由80V→0V→80V 段的波形;此时通道一 内部MOS导通;故对地电压为0。当电流到达恒流点后,MOS工作在线性状态,其余电压均加在MOS上面;波形中的正半周电压实际为整理后的半波电压峰值166V 减去灯珠压降约80V后 得出的峰值波形。

166-80=86V 与实测波形接近。

道1(PIN7)对地的波形

3阶段:原理与上面一样; 当电压爬升至80V 通道一 导通工作; 电压继续爬升时至80V+4*9=119V时,通道二导通工作。

波形原理如通道一;  波谷时输入电压没爬升至导通电压119V,此时通道二MOS一直导通或无电压。 到达119V 导通流过电流,当电流到特定值时实现线性恒流; 加在通道二MOS峰值电压波形为 输入峰值166V- 119V 灯珠压降=47V波形峰值;与实测波形接近!

道2(PIN6)对地的波形

第四阶段: 电压爬升至全部LED亮时,IC控制第三通道 pin5 实现线性恒流。

通道3(PIN5)对地的波形

电流部分: 有了电压波形;我们再看下电流波形;

如图;为通道一(PIN7)端口流过的电流波形;   

前面的电流为0 阶段实际为 电压小于80V→0→小于80V 此阶段因没达到第一段灯珠开启电压故电流为0;当电压爬升至80V时开始出现电流上升并实现恒流 (电流波形变平时表示恒流状态);恒流一段时间后,电压爬升至第二段使通道二开启;通道一此时关闭,故此时也没有电流。 电压上升至波峰再回落时;通道一继续实行恒流。 故中两个紧挨的电流波形实际为一个半波状态 通道一工作两次的波形。

 通道二、电流波形与通道一原理一样。

通道三,电流波形;电流最大值。

三通道叠加起来的电流波形:

结合如上电压、电流波形; 我们可以推测此多段高压线性恒流IC 的几个原理特点;

①   IC 开始工作时;通道的MOS都是处于导通状态的。

   IC输出电流通道是依次开启导通。第一通道会是优先通过电流。第二通道流过电流时;第一通道则会关闭,同样第三通道流过电流时,前面两通道关闭。

   三条通道 通过的电流是不一样的! IC输出电流设置为电流有效值;其中第三通道为电流最大输出电流端。

   IC 内部通道的几个MOS应该为开关MOS;主要负责依次开通与关闭。三条通道下面最终会串联个功率MOS 作为线性恒流作用。

 

了解IC工作原理后;对电路设计的需要注意事项:

1.       线性模组;IC一般耐压只有450V-650V;由于直接与电网连接,非常容易受浪涌、雷击电压打坏。 保护电路必须做好。

2.       第一通道为优先通过电流的通道;建议端口前增加限流电阻以防止浪涌电流冲击 损坏IC

3.       设计参考的IC 最大电流应为实测的最大峰值的电流,而非实测的有效电流;否则容易设计使用超出额定电流值。

4.       IC PIN脚间及走线必须注意爬电距离;否则容易引起电弧打坏IC

高压线性 +前端好的浪涌保护电路 +去频闪电路 +可控硅调光电路可以做出功能非常好且成本非常低的产品。 

频闪系数可做到1%左右; 可控硅兼容性美规主流调光器基本不闪········

临放假随便写写,后面有时间再把美规LED的相关技术总结写下 

全部回复(7)
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2018-02-08 16:54
沙发
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2018-02-26 11:03
这个介绍了它的工作模式,学习了.希望以后有更多的好文章
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gouping
LV.5
4
2018-09-15 15:37
@线性恒流
这个介绍了它的工作模式,学习了.希望以后有更多的好文章
不错
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White080
LV.1
5
2019-01-04 14:09
标记一下,感谢!
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2019-01-05 11:42
支持一下
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flute
LV.8
7
2020-12-31 22:02
IC内部原理图贡献出来哈,哈哈哈
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zhou2013
LV.6
8
2021-01-01 13:55
学习,学习!
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