恒流二极管及其在驱动LED中的应用

六．使用恒流二极管时的性能扩展

在选用现有的各种型号恒流二极管时经常遇到所需要的电流或电压不能满足要求的情况。下面介绍几种方法解决这些问题。

6.1 加大恒流电流

为了加大电流，最简单的方法就是用几个恒流二极管并联（图12），


图12. 多个恒流二极管并联以增大电流

但是这会增加成本，因为恒流二极管比较贵。另一个简单的方法，就是用一个晶体三极管来加大电流。图13表明了采用NPN和PNP三极管进行电流放大的电原理图。


图13. 采用NPN和PNP三极管加大恒流电流

它们实际上都是利用小电流恒流二极管提供三极管的基极电流，经过三极管放大β倍以后再供给负载。图14表明其输出电流和R1的关系。


图14. 放大以后的恒流特性

其实这种方法在批量生产中是行不通的，因为各个晶体三极管的β有所不同，输出的恒流值也不同。除非对三极管的β值进行挑选分档，那也会增加成本。但可以用于对恒流值的精确度要求不高的场合。

6.2 增高耐压

有不少现成的恒流二极管的耐压往往不够高，当然最简单的方法就是用两个或几个恒流二极管串联。同样这样成本就会增高。也可以用增加一些其它器件来提高。

1.串联齐纳管

最简单的方法就是和恒流二极管串联一个齐纳二极管来提高耐压（图15）。


图15 采用齐纳二极管来增高耐压

这种方法可将起始电压提高到齐纳二极管的电压V2，但是在低于这个电压时，也就无法恒流。

2.串联一个MOS管来增加耐压（图16）


图16. 串联一个MOS管来增加恒流二极管的耐压

但是这时由于MOS管承担了大部分耐压，因而其功耗很大，效率降低。有一个实例采用了75个小功率LED串联后，再两串并联。恒流于34mA。在最高输入电压时，MOS管上压降达70V，功耗2.38W，还需要很好的散热器散热。

下面是实测的结果。



在最高输入电压时的总效率只有67%，所以还是应当采用足够耐压的恒流二极管。

6.3 采用恒流二极管时的PWM调光（图17）


图17. 用PWM信号来对恒流二极管供电的LED调光

采用PWM信号调光以后可以避免由于改变电流而引起的光谱偏移。但是不能采用只有两条管脚的恒流二极管，而必须采用带有控制开断管脚的至少3条管脚的恒流二极管。

七．结束语

采用恒流二极管作为LED的恒流驱动具有结构简单，成本低廉的优点。尤其适合于小功率市电LED灯具，如球泡灯和日光灯和吸顶灯。但是由于受到功耗的限制，它只能用于高压小电流的情况。负载只能是多个小功率LED的串联或是采用集成的“高压LED”。而且，如果直接采用交流整流，电容滤波的方案，会有功率因素不高的缺点，而必须采用无源功率因素补偿的方案。这些都是在使用时需要考虑的。