LED-驱动电路大全

第 1 页 共 11 页 HA220XXPB 系列恒流源应用技巧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 恒流源关键词 恒流源 LEDLED 驱动驱动 应用技巧应用技巧 摘要摘要 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 1EN使能端 悬空使能 2RS启动电阻引出端 3OUT 输出负端4BC补偿电阻端 5OUT 输出正端6IN 输入正端 7NC空脚 用户禁用 8RT电流调整端 9CP平滑端10GND地 第 2 页 共 11 页 1 1 典型应用 见图一 典型应用 见图一 利用隔离方式使能 图一 典型应用 说明 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 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 20mA HA22002PB 47 0 5 W 20mA 20 范围内电阻值修正 电流增加 1 mA 电阻值减小 2 电流减小 1 mA 电阻值增加 2 40 mA HA22004PB 24 1 W 40mA 20 范围内电阻值修正 电流增加 2 mA 电阻值减小 1 电流减小 2 mA 电阻值增加 1 60mA HA22006PB 15 1 2W 60mA 20 范围内电阻值修正 电流增加 3 mA 电阻值减小 0 6 电流减小 3 mA 电阻值增加 0 6 RT 8 IN 6 OUT 5 EN 1 RS 2 OUT 3 CP 9 GND 10 BC 4 NC 7 HA220XXPB FU R1 R2 C2 1 4 7u 400V C1 85 264V N L V in AC R310K V in DC 第 3 页 共 11 页 2 2 开路保护电路 见图二 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 8000 R5 的功耗为 0 022 8000W 3 2W 实际取 R5 的功耗应比 3 2 大 C2 1u 400V C3 0 1u H1H2H3 V 1 9013 R3 100 R5 R8 470 R7 470 V T1 BT169 Hn R6470K H4 BA 图 d 附加保护电路 H1 H2 H3 R3 100 Hn H4 C4 47u 16V C3 0 1u V 1 9013 R5 R8 470 R7 470 V T1 BT169 R6 470K C4 47u 16V 第 4 页 共 11 页 3 隔离方式使能 见图三 隔离方式使能 见图三 图三 隔离方式使能 说明 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 非隔离方式使能 见图四 图四 非隔离方式使能 说明 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 图 a 隔离方式使能 光耦截止 芯片工作 光耦导通 内部关断不工作 1 4 2 3 PC817 RT 8 IN 6 OUT 5 EN 1 RS 2 OUT 3 CP 9 GND 10 BC 4 NC 7 HA220XXPB FU R1 R2 C2 1 4 7u 400V C1 85 264V N L V in AC R310K V in DC L1 2 2mH V 1 R4 图 b 非隔离方式使能 RT 8 IN 6 OUT 5 EN 1 RS 2 OUT 3 CP 9 GND 10 BC 4 NC 7 HA220XXPB FU R1 R2 C2 1 4 7u 400V C1 85 264V N L V in AC R310K V in DC L1 2 2 mH 控制信号 使能端 悬空有效 高电平关断 该引脚不允许接低电平 晶体管V1推荐用9013或8050 通过电阻R4接5V电平时 R4推荐用4 7K或5 1K 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 EN 第 5 页 共 11 页 A1 1 A1 2 A2 16 A2 15 COMP 3 DTC 4 CT 5 RT 6 C1 8 C2 11 OC 13 VREF 14 E1 9 E2 10 VCC 12 GND 7 N2TL494 R12 20K C6 0 1 C5 100u R11 1K R14 1K R10 470K R13 1KRP1 5 1K 12V 调电位器RP1 即可调占空比 PWM PW M U1 1 PC817 R9 100 V 1 9013 R8 5 1K C4 10u C3 10u R7 5 1K 注意 PWM控制信号 与恒流输出不可共地 L N H1 C2 C1 R2 V C101 R1 20K H2 H3 H25 R310K GND 10 CP 9 EN 1 RS 2 OUT 3 BC 4 OUT 5 IN 6 NC 7 RT 8 N1 HA220XXPB U1 2PC817 L11 2 2m H R4 510 R6 4 7 V 2 9013 MCU ASIC PW M PW M TTL COM 5V 5V 85 264V V in AC R1 5 5 PWMPWM 调光电路 见图五 调光电路 见图五 图五 PWM 调光电路 说明 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 HA22002PB0 5 mA 20 mA HA22004PB0 5 mA 40 mA HA22006PB0 5 mA 60 mA 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 第 6 页 共 11 页 图六 PWM 信号发生器 6 6 背光源调光电路背光源调光电路 见图七 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 L N H101 C102 C101 R102 V C101 R101 150 H102 H103 H125 R104 10K GND 10 CP 9 EN 1 RS 2 OUT 3 BC 4 OUT 5 IN 6 NC 7 RT 8 N101 HA220XXPB U101 1 PC817 U101 2PC817 H201 C202 C201 R202 R201 10 H202 H203 H225 R204 10K GND 10 CP 9 EN 1 RS 2 OUT 3 BC 4 OUT 5 IN 6 NC 7 RT 8 N201 HA220XXPB U201 2PC817 H301 C302 C301 R302 R301 10 H302 H303 H325 R304 10K GND 10 CP 9 EN 1 RS 2 OUT 3 BC 4 OUT 5 IN 6 NC 7 RT 8 N301HA220XXPB U301 2PC817 U201 1 PC817 U301 1 PC817 R404 20 N401 TL431 R402 1 5K 3 2 1 84 N401A LM358 R403 510 RP401 1K V401 8050 R401 2K 5V 7 5V A B C L101 L201 L301 V in AC 85 264V 第 7 页 共 11 页 图八 数字电位器调节方式 说明说明 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 C401 0 1u 5V C403 22u 10v C402 0 1u 7 5V Vin 1 GND 2 Vout 3 N403 78L05 5V 1 2 3 D401A CD4011 5 6 4 D401B CD4011 R40510K R40610K A B C Vcc 8 ASE 7 VL 6 Vw 5 Vss 4 Vh 3 PD 2 PU 1 D402 X9511Z S401 8 9 10 D401C CD4011 12 13 11 D401D CD4011 R40710K R40810K S402 加按纽 减按纽 5V 第 8 页 共 11 页 L N H101 C102 C101 RT 8 IN 6 OUT 5 EN 1 RS 2 OUT 3 CP 9 GND 10 BC 4 NC 7 N101 HA220XXPB R102 R101 V C101 U101 PC817 H201 C202 RT 8 IN 6 OUT 5 EN 1 RS 2 OUT 3 CP 9 GND 10 BC 4 NC 7 N201 HA220XXPB R202 U201 PC817 H301 C302 R103 10K RT 8 IN 6 OUT 5 EN 1 RS 2 OUT 3 CP 9 GND 10 BC 4 NC 7 N301 HA220XXPB R302 U301 PC817 H102 H103 H10n H202 H203 H20n H302 H303 H30n L N C201 R201 V C201 L N C301 R301 V C301 L101 2 2m H L102 2 2m H L103 2 2m H R203 10K R303 10K V in AC V in AC V in AC 85 264V 85 264V 85 264V 7 7 闪灯 见图九 闪灯 见图九 图九 闪灯 说明 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 7 七彩跳变七彩跳变 V 1 9013 R4 10K RT 8 IN 6 OUT 5 EN 1 RS 2 OUT 3 CP 9 GND 10 BC 4 NC 7 HA220XXPB FU1 R147 C2 C1 85 264V N L V in AC R310K V in DC L R13 47 0 5W R2 多谐振荡器 R7 240K R724K 第 9 页 共 11 页 图十 七彩灯 说明 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 U301 PC817 R403 330 R402 10K C406 0 1u 5V R401 15K C405 1000P P50 1 P67 2 P66 3 V 4 P65 O SCI 5 P64 O SCO 6 P63 RST 7 P62 T CC 8 P61 9 P60 INT 10 GND 11 P53 12 P52 13 P51 14 D401 EM78P153 AC 1 AC 2 V 3 V 4 V C401 1N4007 C402 22u 10v C401 0 1u 5V Vin 1 GND 2 Vout 3 N40178L05 C404 22u 10v C403 0 1u T401 220V 8V U201 PC817 R404 330 U101 PC817 R405 330 L N 5V 作七彩灯具时 为避免LED被过大的电流上升率冲击 损坏 应在恒流输出端串联一个2 2mH电感保护 推荐 使用RL6080型电感或AL0510色环电感 要求电感允许 通过的电流 实际电流的1 3倍 第 10 页 共 11 页 8 8 追灯追灯 图十一 追灯 说明 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