【原創】LED電源次級恒流方案總結

隨著LED照明現在越來越熱，作為LED的生命支柱--LED驅動電源也越來越受到人們的關注。

一直聽到有很多人這么說：LED電源是個特殊的電源，跟普通電源有很大的不同，所以做LED電源要找專業的LED電源工程師。

這種說法給LED電源蒙上了一層神秘的面紗，但作為做電源的專業人士，我們都知道LED電源其實沒什么特別，其特點就是需要恒流限壓，況且長期工作在滿載情況下，所以對效率的要求比較高；有些電源由于結構尺寸的限制，對高度有要求。

下面我就試著就目前中小功率的LED照明電源，談談次級恒流的一些常見的方法來一個總結；不一定很全面，也不一定很深入，不過總算能對一些初入行的工程師有些幫助。

聲明：電路并非所有的都是原創，貼出來是為了方便討論，如果涉及到侵權問題，請及時告知本人，以便及時刪除。

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心中有冰

2010-08-03 19:49

可以毫不夸張的說，LED驅動電源將直接決定LED燈的可靠性與壽命；作為電源工程師，我們知道LED的特性需要恒流驅動，才能保證其亮度的均勻，長期可靠的發光。

我們先來談談比較流行的TL431的幾種恒流方式。

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心中有冰

2010-08-03 19:51

1、單個TL431恒流電路

如上圖，即是利用單個TL431恒流的示意圖

原理：此電路非常簡單，利用了431的2.495V的基準來做恒流，同樣限制了LED上面的壓降，但優點與缺點同樣明顯。

優點：

電路簡單，元器件少，成本低，因為TL431的基準電壓精度高，R12,T13只要采高精度電阻，恒流精度比較高

缺點：

由于TL431是2.5V基準，故恒流取樣電路的損耗極大，不適合做輸出電流過大的電源

此電路的致命缺陷是不能空載，故不適合做外置式的LED電源

大家可以先討論下，怎樣改進缺陷，明天我繼續貼出改進型電路

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geojion

LV.5

2010-08-03 20:49

@心中有冰

1、單個TL431恒流電路[圖片]如上圖，即是利用單個TL431恒流的示意圖原理：此電路非常簡單，利用了431的2.495V的基準來做恒流，同樣限制了LED上面的壓降，但優點與缺點同樣明顯。優點：電路簡單，元器件少，成本低，因為TL431的基準電壓精度高，R12,T13只要采高精度電阻，恒流精度比較高缺點：由于TL431是2.5V基準，故恒流取樣電路的損耗極大，不適合做輸出電流過大的電源此電路的致命缺陷是不能空載，故不適合做外置式的LED電源大家可以先討論下，怎樣改進缺陷，明天我繼續貼出改進型電路

頂一下

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林建良

LV.7

2010-08-04 08:29

@心中有冰

US20060066264 可以看一下Yamaha的專利,缺點就是431是2.5V,當電流大時

Current sensor電阻很燙

方式有2我明天再說,趕著10:00到LAB抓EMI,對不起

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心中有冰

2010-08-04 08:57

@心中有冰

這個電路的恒流點計算相信大家都知道：ID=2.495/(R12//R13)

取樣電阻R12，R13的功率為PR=2.495*2.495/R13)，對于小功率電源來說，這個功率的損耗相當可觀，所以不建議采用此電路做電流大于200mA的產品

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心中有冰

2010-08-04 09:02

@林建良

[圖片]US20060066264 可以看一下Yamaha的專利,缺點就是431是2.5V,當電流大時Currentsensor電阻很燙方式有2我明天再說,趕著10:00到LAB抓EMI,對不起

謝謝林版主提供的專利電路，不過我這個電路跟那個專利電路還是有很大的差別

閑話少說，大家繼續看帖

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心中有冰

2010-08-04 09:05

2、單個TL431恒流改進型電路

如上圖，即是利用單個TL431恒流的改進型示意圖

原理：此電路同樣是利用了TL431的2.495V的基準來做恒流，跟上面的電路不同點在于減少了電流取樣電路的電壓，只要合計設計R12,R13,R14的值，可以限制LED上面的壓降

優點：

電路簡單，元器件少，成本低，跟上面電路相比，顯著降低了取樣電阻的功耗，恒流精度很高，克服了上面的電路不能空載的致命缺陷，當有個別LED擊穿時，可以自動調整輸出電壓

缺點：

當輸出空載時，輸出電壓會有上升，上升幅度由電流取樣電路電阻與R12,R13的比值決定

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qinzutaim

LV.11

2010-08-04 09:20

@林建良

[圖片]US20060066264 可以看一下Yamaha的專利,缺點就是431是2.5V,當電流大時Currentsensor電阻很燙方式有2我明天再說,趕著10:00到LAB抓EMI,對不起

我靠！這電路也能拿專利啊？早知道我就比它還早申請，氣死它！

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chunrol

LV.6

2010-08-04 11:16

@心中有冰

2、單個TL431恒流改進型電路[圖片] 如上圖，即是利用單個TL431恒流的改進型示意圖原理：此電路同樣是利用了TL431的2.495V的基準來做恒流，跟上面的電路不同點在于減少了電流取樣電路的電壓，只要合計設計R12,R13,R14的值，可以限制LED上面的壓降優點：電路簡單，元器件少，成本低，跟上面電路相比，顯著降低了取樣電阻的功耗，恒流精度很高，克服了上面的電路不能空載的致命缺陷，當有個別LED擊穿時，可以自動調整輸出電壓缺點：當輸出空載時，輸出電壓會有上升，上升幅度由電流取樣電路電阻與R12,R13的比值決定

我也回一下這個電路的優點和缺點:

優點：當LED的數量是一定不變時，樓主說的優點就成立了。

缺點:當LED的數量有一個范圍的時候，缺點就出現了。輸出電流每增加或減少LED都會有所不同.

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machi518

LV.4

2010-08-04 11:41

@心中有冰

不錯，頂下，繼續啊！見別人用過，自己沒用過！

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電子盲

LV.4

2010-08-04 12:32

@chunrol

我也回一下這個電路的優點和缺點:優點：當LED的數量是一定不變時，樓主說的優點就成立了。缺點:當LED的數量有一個范圍的時候，缺點就出現了。輸出電流每增加或減少LED都會有所不同.

繼續關注學習

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心中有冰

2010-08-04 13:39

@chunrol

看來兄弟真正理解了這個電路的設計思路

不要緊，后面我們還有相關的改進型電路陸續貼出來，希望繼續關注

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心中有冰

2010-08-04 13:46

@心中有冰

其實這個電路的真正缺點是：當單個LED的壓降一致性不高時，恒流點也會相應發生變化。

比如最常見的12串的LED燈，最低壓降為35.5V左右，最高回到37.4V左右（個人的經驗，當然不同廠家的情況會不一樣），那么恒流精度就會相差到5%-8%

理由我就不解釋了，大家自己去分析吧

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林建良

LV.7

2010-08-04 18:18

@qinzutaim

我靠！這電路也能拿專利啊？早知道我就比它還早申請，氣死它！

若你們公司可以提出比他們更早的日期證明您早已量產的話,可以請貴司的法律顧問寫信到美國/日本將他們拉下來,造服眾生

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林建良

LV.7

2010-08-04 19:13

@心中有冰

其實這個電路的真正缺點是：當單個LED的壓降一致性不高時，恒流點也會相應發生變化。比如最常見的12串的LED燈，最低壓降為35.5V左右，最高回到37.4V左右（個人的經驗，當然不同廠家的情況會不一樣），那么恒流精度就會相差到5%-8%理由我就不解釋了，大家自己去分析吧

這提到的缺點,我個人覺得可以藉由阻值差異,將R12//R13值設計大於R15//R16數十倍,就可以解決,例如R15//R16為8 ohm,則R12//R13必須大於800 ohm,那麼8 ohm影響800 ohm就小很多

但是另一方面:

當參考電壓是2.5V而電流是1A情況,那R15//R16阻值2.5 ohm,功耗高達2.5W

可用簡單方式,采用CMOS的431其參考電壓為1.25V,但耐壓只有20V,反正都有ZD1,就用高一些的ZD1,如此功耗就由2.5W降至1.25W

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chunrol

LV.6

2010-08-05 01:06

@林建良

這提到的缺點,我個人覺得可以藉由阻值差異,將R12//R13值設計大於R15//R16數十倍,就可以解決,例如R15//R16為8ohm,則R12//R13必須大於800ohm,那麼8ohm影響800ohm就小很多但是另一方面:當參考電壓是2.5V而電流是1A情況,那R15//R16阻值2.5ohm,功耗高達2.5W可用簡單方式,采用CMOS的431其參考電壓為1.25V,但耐壓只有20V,反正都有ZD1,就用高一些的ZD1,如此功耗就由2.5W降至1.25W

其實還有一個很好的解決方法:就是將R14分成兩個電阻，中間用一個穩壓管來把到REF的電壓穩得，哪就在一定范圍內都不會有恒流不準的問題，但這樣做，新問題又出現了，就是空載電壓不準!!不過對LED驅動來說，空載電壓就等于放屁!

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