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LED驱动电路大全
HA220XXPB系列恒流源应用技巧
深圳光华源科技有限公司研发中心杨代祯、黄桂香、张建刚
关键词:
恒流源LED驱动应用技巧
摘要:
随着照明事业的不断发展,LED因其节能环保的优越特性而成为照明业的发展潮流。
LED的恒流驱动技术也成为LED照明业的首要问题。
HA220XXPB系列恒流源因其具有小体积,宽工作电压范围,及独特的使能端而被业界认同。
本文从该芯片的典型应用,使能端应用,以及使能端的扩展应用方面着手,着重分析如何用此芯片驱动各种LED智能彩灯,帮助广大LED灯客户制作各种五颜六色的智能灯。
随着LED照明技术的不断发展,驱动LED的恒流源也就提到议事日程上来了,LED和恒流源驱动,他们是一对不可分离的伴侣,深圳光华源科技有限公司自主研制开发生产的HA220XXPB系列恒流源从众多产品中脱颖而出,成为众多LED驱动电源IC中的佼佼者。
纵观HA220XXPB系列恒流源,发现其具有以下几个优点:
1、输入电压范围宽,适应AC85V~AC265V电压输入;
2、输出电流恒定,电流大小可由外围电路整定,且恒流精度高;
3、效率高,在纯阻性负载情况下,效率高达95%;
4、可驱动LED个数多,可将LED按实际需要串联、或串并联相结合的办法带动多个LED灯珠;
5、HA220XXPB系列恒流源体积小,仅为DIP10封装,可嵌入小体积灯具内;
6、外围电路简洁,因无电感,无变压器,稳定性好;
7、有使能端,可利用使能端做成多种智能灯具,实现多种功能。
HA220XXPB系列恒流源的应用:
利用此恒流源体积小的特点,可将其设计到小体积封装的LED灯具内,可取代日光灯、白炽灯等主照明,作为工业照明设备、装饰照明设备,园林景观照明灯具及节能灯具等;利用使能端,可设计成各种变幻莫测的彩灯,用于大中型喷泉、溶洞等高档水景的彩色投光照明,利用输出电流可由外围电路设定的特点,可将其应用于LCD平面显示背光源的驱动中,还可应用于电子显示器以及其它不需与电源隔离的应用中作为LED的驱动电路。
下面,对HA220XXPB系列恒流源的应用做一个简单分析,与大家共享。
HA220XXPB系列恒流源DIP10封装,其引脚排列图如下:
脚位
符号
定义
脚位
符号
定义
1
EN
使能端(悬空使能)
2
RS
启动电阻引出端
3
OUT-
输出负端
4
BC
补偿电阻端
5
OUT+
输出正端
6
IN+
输入正端
7
NC
空脚(用户禁用)
8
RT
电流调整端
9
CP
平滑端
10
GND
地
1、典型应用(见图一)
利用隔离方式使能
图一典型应用
说明:
此电路为HA220XXPB系列恒流源IC的典型应用,输出电流大小由R1整定,
电流整定电阻R1与电流的关系见下表
20mA
(HA22002PB)
47Ω/0.5W
20mA±20%范围内电阻值修正
电流增加1mA,电阻值减小2Ω;
电流减小1mA,电阻值增加2Ω。
40mA
(HA22004PB)
24Ω/1W
40mA±20%范围内电阻值修正
电流增加2mA,电阻值减小1Ω;
电流减小2mA,电阻值增加1Ω。
60mA
(HA22006PB)
15Ω/1-2W
60mA±20%范围内电阻值修正
电流增加3mA,电阻值减小0.6Ω;
电流减小3mA,电阻值增加0.6Ω。
HA220XXPB系列输出电压工作范围:
最佳输出电压范围为150V~180V,
输出电流为20mA时,最低输出电压为30V,输出电流为40mA和60mA时,最低输出电压为90V。
注:
最低输出电压实质就是∑VF,即各LED的正向工作电压之和。
HA22004PB、HA22006PB为多路输出时,尽量使输出个数和颜色一致。
如实际使用中LED个数不能一致时,可加接稳压管使各路输出电压均衡。
2、开路保护电路(见图二)
在LED为多路并联的使用情况下,当一路开路,为保护与之并联的LED串,可采用如下保护电路。
(图为两路LED并联电路,一路开路后,保护另一路不会因电流增大而损坏的保护电路)
图二附加保护电路
LED未开路时,R3上的电压降使V1导通短接VT1的门极和阴极,VT1截止,电路正常工作。
LED开路时,R3上无电压降,V1截止,VT1导通,流过电流不会加到另一路LED上去,起到保护作用。
R5的取值:
若一路串联50只LED,并假设每只LED的VF为3.2V,则R5的阻值为:
3.2V×50/0.02A=8000Ω,R5的功耗为0.022*8000W=3.2W,实际取R5的功耗应比3.2大。
3、隔离方式使能(见图三)
图三隔离方式使能
说明:
此电路在典型应用的基础上,利用光耦控制使能端,当光耦开通时,1脚通过光耦与2脚相连至高电平,5脚输出被关断,LED灯不亮;光耦关断时,1脚悬空,使能端无效,5脚输出正常,LED正常发光。
利用这种功能,接通或关断LED驱动电源,使之发光与熄灭,实现各种发光效果。
4、非隔离方式使能(见图四)
图四非隔离方式使能
说明:
此电路在典型应用的基础上,利用三极管的通断来控制使能端,当三极管开通时,1脚通过三极管与2脚相连至高电平,5脚输出被关断,三极管截止时,1脚悬空,使能端无效,5脚输出正常,利用这种功能,接通或关断LED驱动电源,使之发光与熄灭,实现各种发光效果。
注意:
控制信号的“地”与恒流源的“地”能安全共地时方可使用“非隔离方式使能”。
5、PWM调光电路(见图五)
图五PWM调光电路
说明:
1此电路在典型应用的基础上,利用输出电流可调的特点,将图一中的电流整定电阻R1用R1、R4、R6、U1.2、V2组成的等效电路代替,此等效电路的阻值大小可由光耦替代,当驱动光耦的PWM信号发生改变时,此等效电路的阻值发生改变,从而实现调光功能。
2其调光范围如下:
型号
调光范围
HA22002PB
0.5mA~20mA
HA22004PB
0.5mA~40mA
HA22006PB
0.5mA~60mA
3图五中的PWM信号为MCU的一个PD或其它部分共用的ASIC电路PWM输出口,响应时间为10ms,市场所流行的PWM方式为采用MCU或专用集成电路的调光模式,以下提供一个电路,可以与原来的PWM波相接口匹配应用,以供参考。
图六PWM信号发生器
6、背光源调光电路(见图七)
图七背光源调光电路
以上为电位器调节方式,如用数字电位器调光,可用以下电路替代框内电路。
图八数字电位器调节方式
说明:
此电路在典型应用的基础上,利用输出电流可调的特点,采用电位器、按纽或其它软开关,可以调节LED的LCD背光源。
如图:
改变LM358输入信号3脚的电压,V401的基极电压跟随一起改变,流过光耦的电流发生改变,从而改变恒流源8脚输入阻抗值,实现调光功能。
图五给出以可调电位器数字电位器两种模式改变LM358输入信号3脚的电压方式,可供参考。
7、
闪灯(见图九)
图九闪灯
说明:
此电路在非隔离方式使能的基础上,应用同步定时器控制V1的通断,当V1开通时,使能端1脚接至高电平,使能有效,5脚无输出,LED灯不亮,当V2截止时,5脚输出正常,LED灯工作正常,V1开通和截止的周期由同步定时器控制。
利用此方式,可以做多种效果,图中给出的同步信号,使得切换过程在电源过零时避免冲击。
7七彩跳变
图十七彩灯
说明:
此电路在应用隔离方式使能的基础上,利用单片机对三个光耦轮流供电,控制光耦的通断,当某一光耦导通时,光耦所控制的恒流源芯片输出被关断,所带LED不能正常发光,从而实现各路LED轮流发光的目的。
周期与花样变化由MCU程序控制。
8追灯
图十一追灯
说明:
利用CD4017的输出对三个晶体管进行轮流通断控制,当CD4017A第三脚输出高电平时,Q1、U1导通,与U1.2并联的LED因Q1短路而不发光,其它LED正常发光;当CD4017A第二脚输出高电平时,Q2、U2导通,与U2.2并联的LED因Q2短路而不发光,其它LED正常发光;当CD4017A第四脚输出高电平时,Q3、U3导通,与U3.2并联的LED因Q3短路而不发光,其它LED正常发光;利用恒流源当某部分LED短路不发光时不影响其它LED的正常发光的特点,采用逐级分段发光的方法,利用肉眼的视觉暂留,实现追灯的效果。
9全电压宽范围供电方式
图十二全电压供电
说明:
为了适应全球电压通用,使HA220XXPB能在110VAC~220VAC及更宽电压范围内工作,可将典型应用电路中的R2用以上的等效电路替代,使其自动适应输入电压的变化而改变等效电路电路的阻值,此等效电路与恒流源引脚的连接方式如图十二所示。