基于CYT1000B 的LED 高壓驅(qū)動(dòng)電源

金林楓，潘日敏

(浙江師范大學(xué)a.LED 芯片研發(fā)中心;b.數(shù)理與信息工程學(xué)院，浙江 金華321004)

0 引言

LED 作為一種半導(dǎo)體光源，早期主要作為一種指示燈，隨著近些年的發(fā)展，已近逐漸過渡到普通照明領(lǐng)域，并且有可能逐漸代替白熾燈、熒光燈、氣體放電燈，變成第四代光源。它具有壽命長、節(jié)能、發(fā)光效率高、安全環(huán)保、體積小等特點(diǎn);［1］如今已在很多地方采用，如背光源、顯示屏、照明燈具，交通信號(hào)燈。近些年大功率生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，大功率高亮度LED 的不斷提升，價(jià)格的下降。在同樣的亮度下，與普通白熾燈相比，他消耗電能為白熾燈的1/10，日光燈的1/2。這使得他在目前的照明行業(yè)中具有廣闊的前景，很有可能取代白熾燈及日光燈，作為主流的照明用具。［2－4］

LED 節(jié)能燈與傳統(tǒng)照明燈具相比較，其最大的發(fā)展動(dòng)力就是節(jié)能環(huán)保，但是由于其成本過高，導(dǎo)致價(jià)格比傳統(tǒng)燈具高了幾個(gè)檔次，同時(shí)其驅(qū)動(dòng)電源的穩(wěn)定性以及壽命使得整個(gè)LED 燈具的壽命大打折扣。因此，需要進(jìn)一步提高驅(qū)動(dòng)電源的整體性能，并且降低整個(gè)驅(qū)動(dòng)電源的價(jià)格。［5－6］本文設(shè)計(jì)采用長宇通的CYT1000B 作為主控制器，設(shè)計(jì)出1 款輸出電壓為185 ～165V，輸出電流為40mA 的LED 恒流驅(qū)動(dòng)電源。CYT1000B 芯片采用恒流方式控制外部高亮小功率LED，這種驅(qū)動(dòng)方式亮度恒定且可以增強(qiáng)LED 的可靠性，整個(gè)電路只需要少數(shù)幾個(gè)外圍器件就可以達(dá)到設(shè)計(jì)目的。因此，這不僅簡(jiǎn)化了外圍電路，減少了開發(fā)難度，同時(shí)還降低了驅(qū)動(dòng)電源的成本，縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期。

1 LED 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

從LED 的I－V 曲線可以得出，LED 工作在恒流的情況下隨著溫度的變化不會(huì)改變LED 的工作電流，從而保證LED 光源發(fā)出固定的熱量，以便于整個(gè)燈具的散熱設(shè)計(jì)與輸出額定功率的設(shè)計(jì)?；谛枰ぷ鞯暮懔髑闆r下，設(shè)計(jì)了一款基于CYT1000B 恒流芯片的LED 驅(qū)動(dòng)電路，該電路的整個(gè)工作原理圖如圖1 所示。

在原理圖中電容C2 為在整個(gè)電路中起到抗浪涌緩沖作用，避免IC 瞬間被擊穿;C3 為旁路電容;R2 為放電回路的電阻;R1 為該電路輸出電流的調(diào)節(jié)電阻，通過調(diào)節(jié)不同的R1 阻值得到不同的輸出電流，其具體電流輸出的計(jì)算如式1 所示。

選用的LED 燈珠封裝形式為2835，驅(qū)動(dòng)額定電流為40mA，R1 的阻值過計(jì)算可以得到為15Ω。

圖1 基于CYT3000B 的LED 高壓驅(qū)動(dòng)電源原理圖

2 驅(qū)動(dòng)電源性能測(cè)試

LED 驅(qū)動(dòng)電源測(cè)量主要在輸入端接功率計(jì)，該功率計(jì)可以測(cè)量電壓、電流、視在功率、功率因數(shù)以及頻率等，而輸出端主要用直流電流表、直流電壓表測(cè)量輸出電流、電壓。在本文中主要測(cè)量了輸入電壓與輸出電流、輸出電壓、輸出功率以及輸出效率的關(guān)系。圖2 中可以得出隨著輸入電壓的變大，輸出電流緩慢變大，但是其變化量只有1.99mA。圖3 為輸出電壓隨著輸入電壓的變化，從圖3 中可以看出基本上沒有變化，其沒有發(fā)生變化的原因主要是:第一、測(cè)量輸出電壓用的是萬用表，其型號(hào)為VC890D，精度不高;第二，雖然電流改變了，但是電流的變化基本不引起電壓的變化。圖4 與圖5 分別是輸出功率與效率隨著輸入電壓的變化關(guān)系圖，圖4 中可以看出輸出功率的關(guān)系與圖2 的輸出電流的圖形一模一樣，主要是因?yàn)槠漭敵鲭妷簬缀醪蛔儯敵龉β实扔谳敵鲭娏髋c輸出電壓的乘積;圖5 效率隨著輸入電壓的增加而電路效率降低，效率為輸出功率除以輸入功率，效率降低主要是因?yàn)檩敵龉β首兓苄?，而增加的電壓主要作用在高壓MOS 管上，使得MOS 管的工作功率會(huì)增加，那么整個(gè)電路的消耗功率會(huì)增加，而電路消耗的功率增加速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于輸出功率的增加，從而造成了效率會(huì)隨著輸入電壓增加而效率會(huì)減少。

圖2 輸出電流隨著輸入電壓的變化趨勢(shì)

圖3 輸出電壓隨著輸入電壓的變化趨勢(shì)

圖4 輸出功率隨著輸入電壓的變化趨勢(shì)

圖5 電源效率隨著輸入電壓的變化趨勢(shì)

3 結(jié)語

本文主要介紹CYT1000B 在小功率LED 恒流驅(qū)動(dòng)電源中的應(yīng)用，給出了相關(guān)的電路設(shè)計(jì)原理圖，并通過理論計(jì)算得到輸出電流值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該芯片能對(duì)電流進(jìn)行準(zhǔn)確的控制并具有較高的效率，該電路具備驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)。通過改變電路參數(shù)能夠勝任對(duì)球泡燈、日光燈管以及面板燈等相關(guān)的LED 燈具的驅(qū)動(dòng)電源。

［1］ Lun Wai Keung，Loo，K H.Bilevel current drivingtechnique for LEDs［J］.IEEE Transactions on PowerElectronics，2009，24(12):2920－2932.

［2］ 周志敏，紀(jì)愛華.LED 照明與工程設(shè)計(jì)［M］.北京:人民郵電出版社，2010.

［3］ 彭暉，朱立秋.中國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展年鑒(2008－2009)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［4］ 劉木清，周德成，梅毅.LED 與傳統(tǒng)光源光效比較分析［J］.照明工程學(xué)報(bào)，2006，17(4):18－23.

［5］ 金尚忠，張?jiān)谛?白光照明LED 燈溫度特性的研究［J］.發(fā)光學(xué)報(bào)，2002.23(4):399－402.

［6］ 顏重光.發(fā)展迅速的AC 直接驅(qū)動(dòng)LED 光源技術(shù)［J］.電子產(chǎn)品世界，2009(2):64－66.