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基于RT8482的大功率LED驱动电路设计

2013-12-27  来源:(1.苏州大学文正学院,苏州215104;2.苏州大学物理科学与技术学院,苏州215006)  作者:朱 佳 许宜申 陈太军 成卓 许峰川   有3685人阅读

根据发光二极管的V-I特性,设计了一款基于RT8482芯片的升压恒流大功率LED驱动电路,其输出电压自适应。该电路主要包括输入电源反接保护单元、LED升压恒流驱动单元、PWM数字调光与变阻模拟调光单元、扩流输出单元 等,电路同时还具有过压保护、过流保护等功能。

  0 引 言

  与传统照明中所普遍使用的白炽灯和荧光灯相比,LED照明具有发光效率高、节能环保、体积小、使用寿命长、亮度高等特点。目前,LED照明应用主要集中在两个方面:一是中小功率应用场合,如夜灯、射灯、矿灯 等;另一种就是通用与景观照明、汽车照明、液晶显示设备背光等大功率应用领域。

  在大功率LED照明应用中,驱动电路的性能在一 定程度上决定系统的整体性能和寿命。根据LED的 V—I特性,要求驱动电路的输出具有恒流特性,输出电 压可自动调整以适应负载的变化,同时驱动电路需要具 有较高的效率,并且具备过压保护、过流保护等措施。基于上述要求,本文设计了一款基于RT8482芯片的大功率LED恒流驱动电路,其输出电压自适应, 同时还具有过压保护、过流保护等功能,可满足很多大 功率LED应用领域需求。

  1 基于RT8482的恒流驱动电路设计

  RT8482是台湾立崎科技公司(RICHTEK)推出的 一款高压大电流LED驱动控制器,其最大输入电压可达36 V,输出电压可至48V,适用于升压、降压或者升降压驱动模式。该系统中,采用的输入电压源为12V, 以7串12并84W的白色LED灯珠阵列作为驱动对象,输出电压约为23 V,因而需要将其设计为升压驱动模式,具体电路如图1所示。图1中,U1为升压恒流输出芯片RT8284,电容C3用作输人电源滤波,电阻R8与电容C2实现环路补偿,C4为软起动电容,C5为偏压电容,电感L1与肖特基二极管D1实现能量存储及升压输出,电容C6与C7用于输出电压的稳定滤波,功率电阻 R13~R16与芯片电流检测端相结合实现负载电流测量,电阻R9与R10采取串联分压方式检测输出电压大小。U1中,当EN引脚接入5~20V电压时芯片工作使能,ACTL和DCTL端分别连接模拟调光和PWM 数字调光信号。

  图1基于RT8482的升压驱动电路

  2相关模块电路设计

  完整的系统电路除了上述的升压恒流驱动电路外, 还包括输入电源反接保护单元、PWM数字调光与变阻 模拟调光单元、扩流输出单元等,电路同时还具有过压 保护、过流保护等功能。

  2.1输入电源防反接电路

  所设计的输入电源防反接保护电路,如图2所示。

  图2输入电源防反接保护电路

  图2中,电解电容C1 用于输入电源滤波,电阻R1,R2串接在电源正极与地线之间,N沟道增强型MOS管Q1的漏极与电源负极相连,源极接地,栅极接于两电阻R1 ,R2之间。通过电阻R1与R2阻值的恰当选配,可以使得当输入电源正常接人时VGS大于N沟道增强型 M0S管Q1的开启电压,漏极与源极之间导通,电源安 全接人;当输入电源正负极反接时,VGS小于N沟道增强型MOS管Q1的开启电压,漏极与源极之间断开,阻止输入电源接人电路,从而保护后续电路。

  2.2调光电路

  所设计的LED驱动电路,可以实现PWM数字调光与变阻模拟调光,改变LED灯珠的照明亮度。PWM 数字调光,通过微处理器调整其某端V1的输出高低电平 的占空比而改变LED导通时间来调节亮度。采用PWM数字调光方式,驱动电路可以在输出没有色温变化的情况下得到一个宽的调光范围。变阻模拟调光电路,如图3所示。

  图3 变阻模拟调光电路

  根据所用LED驱动芯片特性,当其EN端接人 5~2O V的高电平信号时,LED升压恒流驱动电路的输出电流与其ACTL端口的电压(O.2~1.2 V)成线性关系,该引脚电压小于0.2 V时输出电流为0,电压大于1.2 V时输出电流达到设定最大值。输入电源通过限流电阻R3接在精密可调基准电压源U3(TL431)的 阴极和参考电压极,其稳定输出电压2.5 V经电阻R4和可调电阻Radi串联分压后接入到ACTL端。通过调节Radi的阻值,改变ACTL端口电压,控制输出电流大小,以此实现模拟调光。

  当模拟调光电路的输出电压在0.2~1.2 V之问 时,输出电流大小为:

  

  式中:Vact1为所用驱动芯片模拟调光输入端口电压, Rsense为输出电流检测电阻阻值。

  2.3 扩流输出电路

  为了满足大功率LED驱动电路的实际应用需求, 设计了扩流输出电路,如图4所示。

  图4 扩流输出电路

  根据所用芯片的设计特性,实际应用中,电阻R11 与R 12的两端压差固定,通过增加外扩MOS管、输出通 路上二极管的并联及输出电流检测电阻的小电阻并联, 可以实现扩流输出,满足大功率驱动的应用需求。

  3实验结果

  实验测试过程中,采用12V开关电源输入,驱动 7串12并84 w大功率白色LED灯珠阵列,所搭建的系统实物照片如图5所示。

  图5 测试系统实物图

  利用交直流数字功率计进行效率测量。系统上电后,测得某一时刻的实际输入电压为12.47V,输入电流为8.598A,输入电压为22.82V,输出电流为4.189V,系统的效率为89.16%。

  4 结束语

  设计了一款基于RT8482芯片的升压恒流大功率LED驱动电路,该电路具有输入反接保护、过压过流保护等功能。所设计的PWM数字调光与变阻模拟调光以及扩流输出等单元,增强了电路的实用性和兼容性,可以满足大部分LED照明驱动需求,系统具有较强的实际应用价值。

 

编辑:Cedar

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