LED驱动电路的工作原理及其驱动电路分享

近年来，高亮度LED照明以高光效、长寿命、高可靠性和无污染等优点正在逐步取代白炽灯、荧光灯等传统光源。在一些应用中，希望在某些情况下可调节灯光的亮度，以便进一步节能和提供舒适的照明。常见的调光有双向可控硅调光、后沿调光、ON/OFF调光、遥控调光等。可控硅调光器在传统的白炽灯等调光照明应用已久，且不用改变接线，装置成本较低，各品牌可控硅调光器的性能和规格相差不大，但是其直接应用在LED驱动场合还存在着一系列问题。led驱动电路是一种用于可控硅调光器的电路，分为两类AC/ DC转换和DC/ DC转换两类，又根据驱动原理的不同，可以分为线性驱动电路和开关驱动电路。LED在具体的使用时，要注意驱动电路的选用。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：根据能量来源的不同，LED驱动电路总体上可分为两类，一是AC/ DC转换，能量来自交流电，二是DC/ DC转换，能量来自干电池、可充电电池、蓄电池等。根据LED驱动原理的不同，又可以分为线性驱动电路和开关驱动电路。在需要使用比较多的led产品时，如果将所有的LED串联，将需要LED驱动器输出较高的电压：如果将所有的LED并联，则需要LED驱动器输出较大的电流。将所有的LED串联或并联，不但限制着LED的严使用量，而且并联LED负载电流较大，驱动器的成本也会增加，解决办法是采用混联方式。串、并联的LED数量平均分配，这样，分配在一个LED串联支路上的电压相同，同一个串联支路中每个LED上的电流也基本相同，亮度一致，同时通过每个串联支路的电流也相近。

输入过压保护主要针对的是雷击或市电冲击产生的浪涌。当DC电压通过“+48V、GNG”两端进入电路，并经过R1电阻进行限流时，若后续线路发生短路，R1的电流会增大，进而导致其两端压降也相应增大。一旦压降超过1W，保护机制会自动启动，使R1的阻值迅速增加至无穷大，从而有效保护+48V输入电路免受负载影响。经过限流后，电压会进入整流桥进行进一步处理。

LED驱动电路是一种电源电路，用于将输入的电源电压转换为适合LED的直流电压，以驱动LED正常工作。LED驱动电路的主要功能是将交流电压转换为恒流电源，并同时完成与LED的电压和电流的匹配。

LED驱动电路的工作原理是首先将输入的交流电压通过整流器整流成直流电压，然后通过滤波器将直流电压进行滤波，以保证输出电流的稳定性和平滑性。接下来，通过驱动器将直流电压转换为适合LED的恒流电源，并控制LED的亮度。驱动器可以采用各种不同的电路和元件，如晶体管、运放、PWM控制器等，以实现电流的调节和控制。

LED驱动电路的作用是确保LED能够正常工作，并提高其可靠性和寿命。由于LED的发光效率与电流成正比，因此需要控制电流的大小以确保其正常发光。同时，由于LED的导通电压较高，因此需要采用适当的驱动电压以确保其正常工作。此外，为了提高LED的使用寿命，需要控制其工作温度和电流密度。

总之，LED驱动电路是一种重要的电源电路，能够提高LED的使用寿命和可靠性，并具有高效、节能、环保等优点。在照明领域得到广泛应用。

1、使用IC SG3525A的10W白光LED PWM驱动电路图

使用IC SG3525A设计的简单且易于构建的10W白光LED PWM驱动电路。 On Semiconductor 的 IC SG3525A 是一款脉宽调制器控制电路，用于设计所有类型的开关电源时，可提供更高的性能和更少的外部部件数量。

IC SG3525A 的工作电压范围为 8.0V 至 35V。它可以在 100Hz 至 40KHz 范围内振荡输出频率，适合大多数LED 驱动电路设计。它具有锁存 PWM 功能以防止出现多个脉冲。该 IC 采用 SMD 和 THT 封装。

IC SG3525 用作 10W 白光 LED PWM 驱动器。这里振荡器频率范围 (fosc) 由振荡器定时电阻器 RT 和振荡器定时电容器 CT 的值决定。

在此LED 驱动电路中，一个 10 瓦白光 LED 以 +12V 连接到 LED 引脚并输出到 LED 阴极。 MOSFET IRFR120 充当开关器件，根据 VC 引脚的输出通过 Q1 晶体管驱动 LED。在该电路中，通过改变 RV1 和 RV2 的值，我们可以调节 10W LED 的调光和亮度水平。

2、使用IC LT3491和IC LTC6992的简单PWM白光LED驱动电路图

以下是使用 Analog devices 的 IC LT3491 和 IC LTC6992 设计的简单PWM白光 LED 驱动器电路。 LT3491 是固定频率升压 DC-DC 转换器，专门设计用于通过锂离子电池驱动多达 6 个串联的白色 LED 。 LTC 6992 是一款硅振荡器，具有易于使用的模拟压控脉宽调制 (PWM) 功能。

LT3491 可以用 3 V 电源驱动白光 LED，它具有内部肖特基二极管，并且还具有单引脚调光和关断功能。该 IC 的内部开关频率为 2.3MHz。它可以在 2.5V 至 12V 的输入电源范围内工作。它仅需要 1 µF 输出电容器。该 IC 采用 6 引脚 DFN 封装和 8 引脚塑料 SC70 封装。

该电路旨在通过锂离子电池电源驱动四个小型白光 LED，我们可以通过改变 IC LTC6992 的 PWM 或改变 R3 电阻器的值来调暗 LED 亮度。四个白色 LED 与 LED 引脚 5 和 Q1 MOSFET 漏极引脚连接，Si2302 的栅极端子与 LT3491 的 CTRL 引脚和 LTC6992 的 PWM 输出引脚连接。

IC LTC6992 将 PWM 从简单的 0V 振荡至 1V 模拟输入，这里 MOD 引脚通过 R1 和 RV1 电阻器连接到电源，以改变 MOD 引脚的模拟电压输入。该 IC 的输出频率可在 3.81Hz 至 1MHz 之间振荡。

3、使用CAT3200-5的白光LED驱动电路图

使用 CAT3200-5 的白光LED 驱动电路设计用于与锂离子电池和紧凑型电池电源配合使用。 CAT3200-5 是开关电容升压转换器，可提供低噪声、稳定的输出电压。 CAT3200−5 提供固定的稳压 5 V 输出。

on Semiconductor 的 CAT3200−5 采用 6 引脚、最大 1 毫米的薄型 SOT23 封装。在较宽的输入电源电压(2.7V 至 4.5V)范围内可支持高达 100mA 的最大输出负载，使该器件非常适合电池供电的应用。该 IC 最适合白光 LED驱动器应用和 3 V 至 5 V 升压转换器。

该电路中使用的所有元件都是SMD元件，CAT3200−5仅需要三个外部电容器(1μF)即可运行。五个白色 LED 在输出端连接有独立的 100Ω 电阻。

当我们使用 3 V 锂离子电池施加偏压时，CAT3200-5 使用开关电容充电泵将 IN 处的电压提升至稳压输出电压。通过内部电阻分压器 (CAT3200−5) 感测输出电压并根据误差信号调制电荷泵输出电流来实现调节。飞跨电容器的充电和放电继续以通常为 2 MHz 的自由运行频率进行。

4、使用TPS61161A的白光LED驱动电路图

使用 TPS61161A 的白光 LED驱动器电路旨在以最少的外部组件驱动多达 8 个白光 LED。 Texas Instruments 的 IC TPS61161A 是一款升压转换器，可驱动串联 LED。该 IC 以 600KHz 固定开关频率运行，以减少输出纹波，其工作电压范围为 2.7V 至 18V，并具有 38V LED开路保护。我们可以使用PWM接口来控制亮度。该 IC 采用 WSON 封装。

IC TPS61161A 驱动电路默认 LED 电流通过外部检测电阻 Rset (R1) 设置，反馈电压调节至 200mV。这里，控制引脚(CTRL)可以用外部 PWM 信号驱动来调暗亮度，为了以最大亮度连续发光 LED，我们通过 R2 电阻将 CTRL 引脚与 Vin 电源连接。

由于采用 WSON 封装和最少的外部元件，我们可以在紧凑尺寸的 PCB 中设计这款白光LED 驱动器。 Vin 电源通过 R2 电阻施加到 Vin 引脚和 CTRL 引脚。白光 LED 通过 L1 电感器和 D1 肖特基势垒二极管接收 Vin 电源。

这里 L1 和 D1 之间连接了开关引脚 (SW)。反馈引脚(fb)与串联LED负极端子和R1电阻相连，R1的另一端接地，这里fb引脚用于电流检测。 COMP 引脚提供跨导误差放大器的输出。这里连接的电容器用于补偿稳压器。该 IC 可用于锂离子电池供电的应用。

LED驱动电源的电路图与其他用电器的电源电路有所差异，但其核心目标是保持恒定的输出电流。理想状态下，无论LED的特性曲线如何变化，驱动电源都能维持稳定的电流输出。这是由LED的伏安特性所决定的。对于电源工程师而言，了解并掌握LED的恒流驱动特性至关重要，因为只有这样才能确保LED发出均匀且持久的光芒。同时，鉴于LED作为节能产品的特性，其驱动电源也必须符合节能环保的要求。