一種常見LED驅動電路的分析

採用電容降壓電路是一種常見的小電流電源電路﹐由於其具有體積小﹑成本低﹑電流相對恆定等優點﹐也常應用於LED的驅動電路中。

圖一 為一個實際的採用電容降壓的LED驅動電路﹕請注意﹐大部分應用電路中沒有連接壓敏電阻或瞬變電壓抑制電晶體﹐建議連接上﹐因壓敏電阻或瞬變電壓抑制電晶體能在電壓突變瞬間( 如雷電﹑大用電設備起動等 )有效地將突變電流洩放﹐從而保護二級關和其它電晶體﹐它們的響應時間一般在微毫秒級 。

電路工作原理﹕

電容C1的作用為降壓和限流﹕大家都知道﹐電容的特性是通交流﹑隔直流﹐當電容連接於交流電路中時﹐其容抗計算公式為﹕

                      XC = 1/2πf C

式中﹐XC 表示電容的容抗﹑f 表示輸入交流電源的頻率﹑C 表示降壓電容的容量。

流過電容降壓電路的電流計算公式為﹕

                      I = U/XC

式中  I   表示流過電容的電流﹑U 表示電源電壓﹑XC  表示電容的容抗

在220V﹑50Hz的交流電路中﹐當負載電壓遠遠小於220V時﹐電流與電容的關係式為﹕

                    I = 69C   其中電容的單位為uF﹐電流的單位為mA

下表為在220V﹑50Hz的交流電路中﹐理論電流與實際測量電流的比較

電阻R1為洩放電阻﹐其作用為﹕當正弦波在最大峰值時刻被切斷時﹐電容C1上的殘存電荷無法釋放﹐會長久存在﹐在維修時如果人體接觸到C1的金屬部分﹐有強烈的觸電可能﹐而電阻R1的存在﹐能將殘存的電荷洩放掉﹐從而保證人﹑機安全。洩放電阻的阻值與電容的大小有關﹐一般電容的容量越大﹐殘存的電荷就越多﹐洩放電阻就阻值就要選小些。經驗數據如下表﹐供設計時參考﹕

D1 ~ D4的作用是整流﹐其作用是將交流電整流為脈動直流電壓。

C2﹑C3的作用為濾波﹐其作用是將整流後的脈動直流電壓濾波成平穩直流電壓

壓敏電阻( 或瞬變電壓抑制電晶體 )的作用是將輸入電源中瞬間的脈衝高壓電壓對地洩放掉﹐從而保護LED不被瞬間高壓擊穿。

LED串聯的數量視其正嚮導通電壓( Vf )而定﹐在220V AC電路中﹐最多可以達到80個左右。

組件選擇﹕電容的耐壓一般要求大於輸入電源電壓的峰值﹐在220V,50Hz的交流電路中時﹐可以選擇耐壓為400伏以上的滌綸電容或紙介質電容。

D1 ~D4 可以選擇IN4007。

濾波電容C2﹑C3的耐壓根據負載電壓而定﹐一般為負載電壓的1.2倍。其電容容量視負載電流的大小而定。

下列電路圖為其它形式的電容降壓驅動電路﹐供設計時參考﹕

 

圖   二

在圖 二 電路中﹐可控矽SCR及R3組成保護電路﹐當流過LED的電流大於設定值時﹐SCR導通一定的角度﹐從而對電路電流進行分流﹐使LED工作於恆流狀態﹐從而避免LED因瞬間高壓而損壞。

   

圖   三

在圖三電路中﹐C1﹑R1﹑壓敏電阻﹑L1﹑R2組成電源初級濾波電路﹐能將輸入瞬間高壓濾除﹐C2﹑R2組成降壓電路﹐C3﹑C4﹑L2﹑及壓敏電阻組成整流後的濾波電路。此電路採用雙重濾波電路﹐能有效地保護LED不被瞬間高壓擊穿損壞。

 

圖四 是一個最簡單的電容降壓應用電路﹐電路中利用兩隻反並聯的LED對降壓後的交流電壓進行整流﹐可以廣泛應用於夜光燈﹑按鈕指示燈﹐要求不高的位置指示燈等場合。