并聯和串聯的LED驅動電路應該如何設計

LED時代來臨后，我們在生活的各個方面都看得見它的身影，無論是汽車領域、智能領域亦或是工業領域，因其具有高效、節能、壽命長、環保等特點，已成為現今照明技術的可選方案，并逐漸被應用于照明。促使人們關注LED照明技術的一個關鍵因素是，其大大降低了能源的消耗，并可實現長期可靠的工作。今天我們就從一個實用的LED電路給大家延伸性的介紹LED照明驅動電路。

本文先從采用恒流源的電路開始，本電路中的主要元件三極管，要求其耐壓要400V以上，功率也要10W以上的大功率管，如MJE13003、MJE13005等，并且要加上散熱片，濾波電容C容量為4.7uF，耐壓要有400V以上，發光管電流的大小由R2調整決定，為方便調整可用可變電阻調整后再換上相同阻值的固定電阻，本電路可帶發光管數量少則十幾只，最多可達到90多只，雖然增加了一些成本，但使用效果要比只用電阻限流的電路好得多，即使電壓波動較大，電路仍然能保持電流恒定不變，這對發光管的壽命是非常有利的，在此范圍內的電流都能基本保持恒定不變。本電路使用發光管數量也不可太少，越少其效率也越低。本電路總耗電功率約6W。 恒流源的電路 在這里順便給大家講講LED采用并聯接法好還是采用串聯接法好？ LED采用并或串聯接法，主要應該根據電源盒電路的形式及要求決定。

采用串聯接法的電路，當其中一只LED斷路時整串的LED都不亮；但當其中一只LED短路時其他LED都還能亮。采用并聯接法的電路，當其中一只LED斷路時其它的LED都還能亮;但當其中一只LED短路時則整個電路的電源將被短路，這樣不僅其它的LED都不能正常工作，而且還有可能損壞電源。故相比之下還是串聯接法的電路較有優勢。 并聯接法只需要在每個LED兩端施加較低的電壓，但需要利用鎮流電阻或電流源來保證每個LED的亮度一致。如果流過每個LED的偏置電流大小不同，則它們的亮度也不同，從而導致整個光源亮度不均勻。然而，利用鎮流電阻或電流源來保證LED的亮度一致將縮短電池的使用壽命。

采用串聯接法本質上可以很好保證流過每只LED電流的一致性，但要求電源電壓要高。LED采用并聯接法時，由于電路的總電流是各個LED電流之和，所以要求電源要能供給足夠大的電流。 其實嚴格意義上并聯或串聯接法各有它們的優缺點。需要你在實用的予以考慮多方面因素。在實際運用中常采用串并聯形成的LED陣列，這樣可以克服或減小上述單個LED斷路或短路造成整串LED不亮或對整個電路和電源的影響。所謂串并聯就是先用少量LED串聯再串鎮流電阻組成一條支路，再將若干條支路并聯組成“支路組”。此外，還能采用串并串形式，就是在已組成的“支路組”的基礎上，再將若干“支路組”串聯構成整個燈具電路，此種接法不僅縮小了一只LED故障時的影響面，而且將鎮流電阻化整為零，將幾只大功率電阻變成幾十只小功率電阻，由集中安裝變成分散安裝，這樣既利于電阻散熱，又可以將燈具設計的更緊湊。 首先任何電路我們必須要考慮其電源驅動，通常驅動LED采用專用恒流源或者驅動芯片，容易受體積和成本等因素的限制，最經濟實用的方法就是采用電容降壓式電源。用它驅動小功率LED，具有不怕負載短路、電路簡單等優點，而且一個電路能驅動1～70個小功率LED（但是，這種電源電路啟動時的電流沖擊，尤其是頻繁啟動，會給LED造成破壞。

當然，采取適當的保護便可避免這種沖擊，在這方面，可以采用安森美半導體的NUD4700LED分流保護解決方案。在LED正常工作時，泄漏電流僅為近100μA;而在遭遇瞬態或浪涌條件時，LED就會開路，這時NUD4700分流保護器所在的分流通道激活，所帶來的壓降僅為1.0V，將帶給電路的影響盡可能地減小。這器件采用節省空間的小型封裝，設計用于1WLED（額定電流為350mA@3V），如果散熱處理恰當，也支持大于1A電流的操作。 電容降壓式電源的典型電路對驅動電路的檢查，應該根據電路圖仔細核對電路是否接錯，特別注意檢查整流橋（長腳的是正極輸出，其對角是負極輸出，另外兩腳是交流輸入）或整流二極管以及穩壓二極管的極性是否正確（印有黑線或白線的一端是負極），還有檢查晶體三極管或穩壓集成電路的三個電極是否錯接等。 C1為降壓電容器（采用金屬化聚丙烯電容），R1為C1提供放電回路。電容C1為整個電路提供恒定的工作電流。電容C2為電解電容，其耐壓值取決于所串聯的LED的個數（約為其總電壓的1.5倍以上），它的主要作用是抑制通電瞬間引起的電壓突變，從而降低電壓沖擊對LED壽命的影響。R4為電容C2的泄流電阻，其阻值應隨著LED個數的增加適當增加。 由于電容降壓電源是一種非隔離式電源，在通電瞬間會產生很大的電流，也就是所謂的浪涌電流。

此外，由于外界環境的影響（如雷擊）電網系統會侵入各種浪涌信號，有些浪涌會導致LED的損壞。所以，要提供熱敏電阻保護，這個主要有負溫度系數熱敏電阻保護（NTC熱敏電阻，NTC是NegativeTemperatureCoefficient的縮寫）和正溫度系數熱敏電阻保護（PTC（PositiveTemperatureCoefficient））然后有瞬態電壓抑制器保護（（TransientVoltageSuppressor），簡稱TVS） 負溫度系數意思是負的溫度系數，泛指負溫度系數很大的半導體材料或元器件，限制浪涌電流的最簡單有效的方法是在線路輸入端串聯一只NTC熱敏電阻 正溫度系數電流通過PTC熱敏電阻后引起溫度升高，即發熱體的溫度上升，當超過居里點溫度后，電阻增加，從而限制電流增加，于是電流的下降導致元件溫度降低，電阻值的減小又使電路電流增加，元件溫度又升高，周而復始。 瞬態電壓抑制器主要用于對電路元件進行快速過壓保護。當TVS管兩極受到反向瞬態高能量沖擊時，它能以10-12s量級的速度將兩極間的高阻抗變為很低的阻抗，吸收高能量的浪涌，將兩極間的電壓鉗位于個預定值，保護電子線路中的元器件免受各種浪涌脈沖的沖擊而損壞。