近年來,高亮度LED應用發展神速,特別大功率電感貼片電感器是在指示牌、交通信號燈方面。而對汽車應用來說,LED亦有極大的吸引力,長壽命、抗震、高效、對空心電感線圈光源良好的控制能力,都是它的優勢。當然,相對于白熾燈,LED需要驅動電路,還有汽車電氣是靠酸鉛蓄電池供電的,是機械驅動的交流發電機充電,這類電池適合白熾燈,不適用LED,因此,設計模壓電感一種穩壓性能良好而又低噪聲的驅動電路是十分必要的。
理論上,LED光輸出與驅動電流有關,而與電源電壓無關。最對低要求應用,如果電源電壓穩定的話,一個電阻就可限制電流。值得注意的是,對這種最簡單的應用電路,LED在一定程度上顯示出自穩定特性。亦即,若溫度升高的話,LED的光輸出減少,但同時其正向壓降亦降低,使驅動電流增加,從而補償了較高溫度下光輸出的減少。遺憾的是,汽車電源的變化范圍是很大的,在8V-18V之間,峰值電壓可達幾十伏。此外,高亮度LED驅動電流大,會在電阻上產生大量的熱量,使散熱設計復雜化。
相對簡單的方案是使用線性降壓穩壓器(圖1),D1是一個穩壓二極管,通過LED的電流設定為VD1/RSET。D2對基極二極管進行濕度補償。這個電路仍然存在能量損失問題和電阻散熱問題。對于低電流LED,尤其是串聯后的LED正向壓降和稍低于電源電壓的場合,這個電路不失為經濟有效的方案。
圖1 簡單穩流電路
在多數場合,開關電源提供一種更佳的電氣解決方案。顧名思義,開關電源是開關工作的,在一個周期,對RLC電路充電;在下一個周期,存儲的能量用來驅動負載。這類電路效率極高,一般都能達到90%以上,開關穩壓器能提升電壓,降低電壓,還能產生極性相反的電壓,這是線性穩壓器所不具備的。
最簡單的開關穩壓器是圖2所示的降壓穩壓器,輸入電壓與LED電壓之間的壓差對電感L充電,電流隨之增加,當流達到預設的值時,控制電路將串聯的晶體管關閉,在LED通路形成一個交變電流。注意,在LED驅動應用中,開關穩壓電路控制電流的峰值。這個值由可編程IC或外部元件來設定。電流值也由 FET開關漏極上檢測電阻來定義。降壓穩壓器流過LED的電流是連續的,但是交變的,而對電源而言是不連續的,這對電源工作會產生一事實上的影響,也增加了電源線上的噪聲。
圖2 降壓型開關穩流電路
如果電源電壓低于所有LED串聯電壓和,就要選用升壓穩壓器。升壓穩壓器(圖3)