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简单的检测电路降低了电源调光对LED驱动器的压力

来源:analog 发布时间:2023-08-15

摘要: 该电路允许您通过切断电源电压来控制低压LED系统的光强度,而不会降低LED和电容器的可靠性,否则会发生。

在低压LED系统中的电流控制电路的修改允许使用切碎的电源电压来调制LED强度。该电路通过在电源电压关闭期间关闭led来防止对去耦电容器的涌流。

这篇文章的类似版本出现在2010年9月23日的《电子设计》杂志上。

在低压(24V)照明系统中,离线电源通常可以位于距离灯具一定距离的地方。一个简单的两线电缆通常连接两个部分,灯的强度可以通过切断电源电压来控制。对于基于灯丝的灯来说,这不是问题,但是电源电压的切断会影响LED灯的可靠性。

LED灯需要一个专用电路来控制LED电流,像大多数控制电路一样,这个电路需要在电源电压输入处有一个去耦电容。电容器随着电源电压的每次转换交替充电和放电,而陶瓷电容器在以这种方式处理时可以产生令人讨厌的噪声。电解电容器不存在声学问题,但过高的浪涌电流会导致等效串联电阻的功耗,从而影响可靠性。(电解电容器的ESR高于陶瓷电容器。)这种效应会减少电解电容器的寿命。

您可以通过在电源电压关闭期间简单地关闭led来避免放电去耦电容器。大多数LED驱动器(如MAX16832)都有一个专用输入(DIM),可用于快速开关LED电流。但是,您必须用一个额外的信号驱动DIM输入,如果只有两条线可用,这是无法做到的!解决方案是让灯中的led驱动电路检测到关闭时间的开始,并在电容器大量放电之前关闭led。该电路还必须检测到开机时间,因此它可以将led重新打开。

这个想法的最简单实现如图1所示(暂时忽略蓝线)。二极管D(红色)从去耦电容隔离DIM信号。当电源电压关断(即关闭时间开始)时,DIM信号转到逻辑零并禁用LED驱动器。因为去耦电容不再被led负载,所以它保留了电荷。


图1所示 这个电路,包括蓝色的电路,没有红色的二极管(见文本),通过在切断电源电压关闭的间隔时间内关闭led,防止去耦电容的过度充电和放电。

在实践中,这种方法有几个缺点。首先,二极管引入的耗散等于V(f) × I(LOAD)。其次,驱动器关闭的确切时刻由二极管之前系统中的电容决定。如果这个电容很大,DIM信号不会立即下降,而是需要一段时间才能达到逻辑零,这个时间间隔可以让去耦电容器损失大量电荷。这个问题可以通过在二极管之前的负载电阻来克服,它可以快速地将DIM信号拉到地,但该电阻也会在导通时间内引入不必要的耗散。

一个更好的解决方案是图1中用蓝色表示的加法。二极管被消除,D2/C3的组合形成一个包络检测器,跟随输入电压,但缓慢。在导通期间,T1的基极-发射极电压为正,因此T1断开,其集电极为0V。T2、R3和R4组成一个逆变器,将逻辑0转换为逻辑1,通过DIM引脚打开led。

随着开关时间的开始,输入电压迅速下降,但包络线检测器的响应较慢。结果,T1上的基极电压比发射极电压下降得快。当基极-发射极电压达到-0.7V时,T1导通,使DIM的逻辑电平从1变为0。这种转换立即关闭LED驱动器,从而从去耦电容中去除负载。基极电压再次上升作为导通时间开始,开关T1关闭和LED驱动器重新打开。由于输入电压波动不超过1V,导通开始时的浪涌电流大大减小。

这些性能改进很容易衡量。首先,图2a的波形显示了在没有采取措施保护去耦电容的情况下,截断输入电压的影响。浪涌电流显示峰值大于12A,输入电压(存在于去耦电容上)显示出大的振荡。在断开期间,输入电压下降大于10V。

引入检测电路大大降低了这些值(图2b)。输入电流峰值大约是2A,是原来的6倍。输入电压的波动要小得多,现在大约在2V左右,这个电压足够低,可以使用便宜的陶瓷去耦电容器,而不会产生可听噪声。DIM信号(图3)显示了由于输入电压振荡引起的两个小故障:一个在导通周期开始时,另一个在关断周期开始时较小。然而,这些小故障太短,无法影响LED电流(图4)。


图2 输入电压和电流来自图1,其中蓝色检测电路为非活动(a)和活动(b)。


图3 在图1中,输入电压上的振荡(蓝色)导致dim电压转换时的小故障。


图4 图1中的LED电流波形表明,有源检测器电路(蓝色走线)对LED电流的影响很小。



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