СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №8/2014

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 32 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2014 Драйверы светодиодов Гальванически изолированные Обратноходовой преобразователь Полумостовой резонансный преобразователь Гальванически неизолированные Понижающе- повышающие Импульсные Линейные Понижающие Повышающие Рис. 1. Классификация светодиодных драйверов Обзор интегральных микросхем светодиодных драйверов В статье рассмотрены достоинства и недостатки популярных схемотехнических решений интегральных схем (ИС) светодиодных драйверов. Евгений Цевелюк, Владимир Котов (г. Минск, Беларусь) В ВЕДЕНИЕ Для обеспечения стабильных пара- метров светодиодов, таких как цве- товая температура, яркость свечения, продолжительность срока службы и надёжность, их необходимо питать стабилизированным током. Стабилиза- цию тока можно осуществить, приме- няя светодиодные драйверы на осно- ве специализированных интегральных микросхем. Светодиодные драйверы по спосо- бу преобразования энергии делятся на линейные и импульсные (см. рис. 1). В свою очередь, импульсные драйверы, в зависимости от гальванической раз- вязки от сети переменного тока, могут быть как гальванически изолирован- ные, так и неизолированные. Способ гальванической развязки определяет дальнейшую топологию преобразо- вателя. В изолированных драйверах невысокой мощности, как правило, применяется обратноходовой (flyback) преобразователь. Если же необходи- ма мощность более 100 Вт, использу- ется полумостовой резонансный пре- образователь. Гальванически неизо- лированные светодиодные драйверы в зависимости от величины входного напряжения U вх и выходного напря- жения U вых делятся на понижающие (buck) с U вх >U вых , повышающие (boost) с U вх <U вых и понижающе-повышающие (buck-boost) преобразователи. Светодиодные драйверы, независи- мо от топологии, а также наличия или отсутствия гальванической связи выхода и первичной сети, могут содержать кор- ректор коэффициента мощности (PFC). Л ИНЕЙНЫЕ СВЕТОДИОДНЫЕ ДРАЙВЕРЫ Простейшим линейным светоди- одным драйвером является резистор, включённый последовательно со све- тодиодами. Недостатки такой схемы очевидны: колебания напряжения в сети будут вызывать изменение тока через светодиоды и, соответственно, изменение интенсивности свечения. Следующим по степени сложности линейным светодиодным драйвером является токоограничительный диод (CLD, Current Limiting Diode), пред- ставляющий собой полевой транзи- стор с p-n-переходом, работающий в режиме источника тока [1, 2]. Такие диоды выпускаются фирмами Supetex, Central Semiconductor Corp, Diotec, Semitec, Linear Systems и OnSemi. Основным недостатком таких прибо- ров является зависимость тока диода от падающего на нём напряжения и от температуры. Наиболее эффективным решением линейного драйвера светодиодов явля- ется применение специализированных микросхем типа CLx компании Supetex или MCA1504 компании «Микроника», обеспечивающих стабилизированный ток на выходе, как в диапазоне вход- ных напряжений, так и в диапазоне температур. По сути, ИС такого типа является генератором стабильного тока, величина которого не зависит от напряжения на нём. Типовая схема све- тодиодных драйверов на базе ИС CL2 иMCA1504 [3, 4] приведена на рисунке 2. Дополнительные RC-цепи, установлен- ные до и после диодного моста, исполь- зуются для расширения диапазона вход- ного переменного напряжения. Основные достоинства описанных светодиодных драйверов: ● простота применения, малые габари- ты и низкая стоимость; ● отсутствие высокочастотных помех при работе; ● отсутствие моточных изделий. Основные недостатки линейных све- тодиодных драйверов на базе ИС CL2 и MCA1504: ● ограниченный диапазон вход- ных напряжений, и, вследствие этого, необходимость примене- ния RC-цепочек для расширения этого диапазона, особенно для ИС МСА1504; ● низкий коэффициент мощности; ● невозможность управления яркостью светодиодов. При необходимости широкого диа- пазона входных переменных напряже- ний 176…264 В применяются линейные светодиодные драйверы с высоковольт- ными ключами в выходном каскаде. Они последовательно подключают или отключают цепочки светодиодов в зависимости от приложенного в дан- ный момент напряжения. По этому принципу построены линейные драй- веры на базе микросхем SDS3108 фир- мы SDS Power Integration, AIC6621 фир- мы Analog Integrations, AP1513 фирмы Anwell Semiconductor и DCL2118 фир- мы InnoVision. Микросхемы этого типа могут выпускаться под различные токи светодиодов (20, 25, 30, 35, 40, 45 и 50 мА). Параллельное включение ИС увеличивает ток. Микросхемы осущест- вляют температурную защиту свето- диодов от перегрева, которая снижает выходной ток при достижении темпе- ратуры кристалла в 125…140 ° С. Типо- © СТА-ПРЕСС