电路图天天读（1）：几种LED驱动电路设计组合分析

　　LED 驱动电路除了要满足安全要求外，另外的基本功能应有两个方面，一是尽可能保持恒流特性，尤其在电源电压发生±15％的变动时，仍应能保持输出电流在±10％的范围内变动。二是驱动电路应保持较低的自身功耗，这样才能使LED 的系统效率保持在较高水平。

　　传统的低效率LED驱动电路：

　　图1

　　图1 是传统的低效率电路，电网电源通过降压变压器降压；桥式整流滤波后，通过电阻限流来使3 个LED 稳定工作，这种电路的致命缺点是：电阻R 的存在是必须的，R 上的有功损耗直接影响了系统的效率，当R 分压较小时，R 的压降占总输出电压的40％，输出电路在R 上的有功损耗已经占40％，再加上变压器损耗，系统效率小于50％。当电源电压在±10％的范围内变动时，流过LED 的电流变化将≥25％，LED 上的功率变化将达到30％。当R 分压较大时，在电源电压在±10％的范围内变动时，虽说能使输出到LED 的功率变化减少，但系统效率将更低。

　　图2

　　图2是在图1 的基础上加了一个集成稳压元件MC7809，使输出端的电压基本稳定在9V，限流电阻R 可用得很小也不会因为电源电压的不稳定造成LED 的超载。但是此电路除了保证LED 的基本恒定输出外，效率还是很低的。因为MC7809 和R1 上的压降仍占很大比例，其效率仅为40％左右。

　　上述这类电路的应用，系统总的每瓦输出流明仅为20lm/W～25lm/W，是根本不能称为节能的照明产品的。为了达到既能使LED 稳定工作，又能保持高的效率，应采用低功耗的限流元件和电路来使系统效率提高。

　　图3

　　图3 是采用集成恒流源NUD4001 的LED 驱动电路，这一电路的显著特点是当电源电压在±15％的范围内变动时，输出波动≤1％，可称为恒功率驱动电路，另外这一IC 电路可在很低的串联分压下工作（即1 脚与输出的各引脚之间的电压在≥2.8V 时尚能工作），所以可保证在几乎恒功率输出的情况下，保持1 脚与输出引脚之间的电压在2.8V 左右就能使系统效率达70％左右。这一IC 电路的输入电源可采用工频交流，但最好采用卤钨灯电子变压器作为前级，这样能保证谐波和电源端子干扰都符合标准的要求。当电子变压器内部实现Ⅱ类电器的隔离绝缘输出时，图3 电路可用于Ⅱ类灯具中，并且输出端可以做成可触及式。

　　图4

　　电路是直接采用电容作为限流元件，在此电路中，由于电容上的分压几乎达到了全部电源电压，所以具有良好的限流特性，当电源电压在±10％波动时，输出电流也在≤±10％内波动，只要在设计中把LED 的额定值留有一定的裕量，就能保证在电源电压波动时LED 仍处于良好的工作状态。由于电容的介质损耗极小，所以电路的损耗很小，电阻R 的作用是在断电时，保证电容上的电压能及时放掉，其阻值可≥3MΩ，每组串联的LED 中，可加有一个IN4007 二极管，当两组串联的LED 有一个内部开路时，另一组有可能被反向电压击穿，如串入一个IN4007 二极管，则可保护剩余的LED 不损坏，当然IN4007 的加入也使效率略有下降，（当输出电流30mA 时，IN4007 上的功耗约0.02W）。对于一体化小夜灯，可省略IN4007，此时这一驱动电路效率≥90％。用此驱动电路做成的LED 小夜灯，效率高于采用气体放电光源的小夜灯，并且使用寿命远大于采用其它光源的小夜灯。此电路在30 个LED 串联时还能稳定工作。但是此电路输出的光具有一定的频闪（在50Hz 时有100Hz 的频闪），不适用于运动物的照明场合，并且使用时LED 应做成不可触及，否则将影响安全。

　　图5

　　电路是在原卤钨灯电子变压器的基础上，利用高频电感限流来实现LED 的稳定工作。此电路的特点是，负载可根据电子变压器功率的大小带上几组LED，并且可做到次级完全隔离的安全特低电压输出，输出电压12V（此时每组的 LED 为3 个），（最高输出电压图5 可以到25V/空载输出电压可以到33V）。由于采用了高频电流来点亮LED，所以输出光的频闪现象基本可消除。输出的限流电感，可以做得体积很小，每个电感的电感量仅为0.05mH～0.2mH

（根据LED 的电流不同，采用不同电感量的电感），只要电感采用的线径不要太细，电子变压器的调试水平较高，这一电路在输出功率为8W～70W 时，总体效率可达80％～92％。此电路在线路功率≥25W 时，还能全面满足谐波和EMI 的要求。此电路在电源电压变化±10%时，输出给LED 的功率变化±20%，所以应保证在额定电源电压下，使输出给LED 的功率适当小于额定值，防止过电压时LED 超载引起过热