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LED照明和太阳能led灯珠耐压电池充电技术问题详

LED照明和太阳能led灯珠耐压电池充电技术问题详

作者:admin    来源:[db:文章来源]    发布时间:2020-06-19 02:36    浏览量:
  作为一种既环保又节能的处置打算,led照明在轿车、家庭、办公楼、酒店、机场和路灯等普遍的应用场所找到了本身的用武之地。但它的年夜范围商用除还要克服成本故障之外,还需求处置调光闪烁、散热、色采平均性等技术困难。另外,对洁净能源的正视和太阳能电池板成本的降落,也带动了那时业内的太阳能商用高潮。为了帮忙读者更快更好地把握这一商机,本刊特殊聘请到了Linear电源专家TonyArmstrong来分享他的独到看法。
  问:选用PWM或模拟调光时,怎样消弭LED的光闪烁现象?
  答:面临高功率、高亮度LED普及率的日趋提高,电子照明计划师有需要供给高效、正确和简单的LED驱动处置打算。由于高功率照明灯(如轿车前照灯或年夜型LCD闪现器背光源)完成了与商用化串连LED阵列的交换性,因此使得此项使命变得越发坚苦。
  传统上,操纵正确的电流来驱动高功率LED串与完成简单性和高功率这二者之间是相抵牾的,一般需求选用某种功率低下的线性稳压器打算或越发周详复杂的多IC开关稳压器设备。另外,包管每一个LED具有平均的亮度且不产生任何闪烁同样成为了首要的计划故障。
  人们遍及承受的LED亮度操控法子有两种,即模拟调光和PWM数字调光。被选用模拟调光时,LED电流的调度范围在某个最年夜值至该最年夜值的约10%之间(10:1调光范围)。由于LED的色谱与电流有关,因此这类法子其实不合适于某些应用。可是,PWM数字调光法子则是以某种快至足以袒护视觉闪烁的速度(一般高于100kHz)在零电流和最年夜LED电流之间进行切换。该占空比改变了有用平均电流,然后完成了高达3000:1的调光范围(仅受限于最小占空比)。由于LED电流要末处于最年夜值,要末被关断,所以该法子还具有可以避免爆发LED色偏的长处,而在选用模拟调光时这类LED色偏现象是很常见的。
  问:年夜功率LED照明的散热问题应当怎样处置?
  答:两种用量最年夜、功率最高的LED照明应用是年夜屏幕LCDTV闪现器的后背照明和轿车前照灯。您无妨看看Lexus(雷克萨斯)、Audi(奥迪)、乃至GM(通用)公司的CadillacEscalade所应用的尺度LED轿车前照灯。所有这些轿车的整体照明布局均很类似。每一个轿车前照灯包括5种专为各类照明要求而优化的LED供电光束,包括:近光灯、远光灯、转弯辅助灯、昼间行进灯和转向旌旗灯号唆使灯。
  尺度LED照明光束一般将需求35W至50W的供电功率。这也许看似不是良多的功率;可是,LED供给的亮度却到达了HID卤素灯的10倍,因此LED的光输出就相当于500W的卤素灯。远光灯所需的功率一般与尺度照明光束不异或略为高一点,而转弯辅助灯、昼间行进灯和转向旌旗灯号唆使灯所需的功率则较低。不外,该整体轿车前照灯会花费200W以上的电能,因此有可能产生重年夜的热功率耗散问题。这简直不是甚么好事,由于随着工作温度的升高,LED的光输出和工作寿命将灵敏降落。
  处置该散热问题法子有良多种。一种是增添年夜量的散热器以把热量从照明灯移走。可是,这会产生另外一组问题,包括由于散热资料的应用而致使的成本和重量的增添。处置这一问题最有用的法子是选用一个具极高功率的驱动器(功率>93%)来最年夜极限地削减LED驱动电路的热耗散。这其实不像听起来那末坚苦,缘由是一个50W的远光灯一般可由14个串连的1ALED构成。由于全部温度范围内的正向电压降约为每一个LED4V,因此升压转换器LED驱动器拓扑布局可以以93%的功率将12V的标称电池电压提高至恰好超出56V。这使得仅需耗散3.5W的功率,关于该功率耗散值,在安装了LED轿车前照灯的印刷电路板内布设低品级的铜散热器即可轻松地知足要求。
  问:用太阳能电池板收集来的电能对蓄电池进行充电时,关键的计划应战有哪些?
  答:作为在贸易和室第情况中均具适用性的一种发电法子而言,太阳能电池板现已被人们所普遍承受。可是,虽然在技术方面获得了前进,太阳能电池板的造价仍然很珍贵。这类昂扬的成本有很年夜部门来自于电池板自己,这里,电池板的标准(因此也包括其成本)将随着所需输出功率的增添而增添。因此,为了培养外形标准最小、成本效益性最好的处置打算,最年夜极限地提高电池板功用是很主要的。
  一般而言,太阳能电池板所获得的能量用于给电池充电,电池的储能反过来将在没有阳光照耀的环境下为终端应用电路的操作供给撑持。如欲完成太阳能电池充电器的最好计划,则必须对太阳能电池板的特征有所领会。重要,由于具有很年夜的连系区,因此太阳能电池板会爆发泄漏,在暗中前提下电池将颠末电池板放电。而且,每块太阳能电池板都具有一个具最年夜功率点的特点IV曲线,所以,当负载特征与电池板特征不相匹配时,能量提取将有所削减。抱负的环境是:电池板将在最年夜功率点上被延续加载,以充实地操纵可用的太阳能,并由此最年夜极限地减缩电池板成本。
  一般环境下,可以选用一个与电池板相串连的肖特基二极管来处置电池板的泄漏问题。反向泄漏被减小至一个很低的数值;可是,肖特基二极管的正向电压降(它在高电流前提下会花费年夜量的功率)仍然会构成能量丢掉。因此,需求选用珍贵的散热器和周详的结构来把肖特基二极管连结于低温状态。处置该功率耗散问题的一种越发有用法子是用一个按照MOSFET的抱负二极管来取代肖特基二极管。这将把正向电压降减小到低至20mV,然后显著地削减功耗,同时降落散热结构的复杂性、外形标准和成本。走运的是,由于现已有一些IC供给商制造出了具有这类规格的抱负二极管(好比:由凌力尔特公司供给的LTC4412),因此上述方针得以轻松完成。
  不外,有两个问题仍然存在,即:“至满充电电池的起浮电压操控”和“在最好发电点给电池板加载”。这些问题经常可以颠末选用一个开关情势充电器和一个高功率降压型稳压器来加以处置。
  凌力尔特现已开辟出了如许一款电路,它由LTC1625NoRESNSE(无检测电阻器)同步降压型操控器、LTC1541微功率运算放年夜器、比力器和基准、和LTC4412抱负二极管构成。下面给出了该电路以供参阅:
  图1中的电路被置于太阳能电池板和电池之间,用于调度电池起浮电压。按照LTC1541的附加操控环路强迫充电器在最年夜电池板功率点上运作。这类功率的提高减缩了所需的电池板标准,因此降落了整体处置打算的成本。当电池板峰值电源电压和电池电压之间存在掉配时,这款电路的主要长处表示得尤其卓异。
  问:Linear供给了哪些怪异的处置打算来处置以上计划应战?
  答:为了知足LED驱动和太阳能电池板电池充电器的计划需求,凌力尔特供给了林林总总的产物。LT3595、LT3518和LT3755就是此中一些产物。
  此类产物和LED驱动器IC的一个实例是凌力尔特的LT3595降压情势LED驱动器,它具有16个独自的通道,每一个通道可以从高达45V的输入来驱动一个由多达10个50mALED所构成的LED串。每一个通道可用于驱动10个串连LED以供给部门调光。所以,每一个LT3595都可以驱动多达160个50mA白光LED。一台46英寸LCDTV将需求为每部HDTV配用约10个LT3595。它的16个通道都可以自力操控,并具有一个可以供给高达5000:1PWM调光比的独自PWM输入。
  每一个通道只需求一个纤巧的片式电感器和一个乃至越发细巧的陶瓷输出电容器。所需的其他元件仅为单个输入电容器和电流设定电阻器(图2)。所有16个通道的箝位二极管、电源开关和具抵偿功用的操控逻辑电路都被紧缩在LT3595的相对较小56引脚、5mmx9mmQFN封装以内。
  年夜大都电池供电型便携式产物均具有一个或多个闪现屏,用于向用户传递图形信息。可是,TFT-LCD闪现屏(乃至OLED屏)的供电需求系统计划师赐与特殊的正视。为了完成TFT-LCD屏的准确供电,一个DC/DC转换器必须求可以以准确上电和断电排序来供给三个自力的输出电压,即:AVDD、VON和VOFF。凌力尔特熟悉到了这一点,并开辟出了专门针对该用途的专用单片式DC/DC转换器。最新推出的一款器材是我们的LT3513。该转换用具有5个自力受控的稳压器,用于供给一个TFT-LCD屏内部所有需要的电源轨。
  其降压型稳压器可觉得逻辑电源轨输送高达1.2A的接连输出电流。可以操纵LDO操控器和一个外部NPNMOSFET产生一个较低电压辅助逻辑电源。一个高功率升压型转换器(ISW=1.5A)、一个较低功率升压型转换器(ISW=250mA)和一个全彩led灯珠负输出转换器(ISW=250mA)供给了三个自力的输出电压,即:LCD屏一般需求的AVDD、VON和VOFF。一个集成高压侧PNP供给了VON旌旗灯号的延迟接通,而闪现屏保护电路则将在4个输出中的任一个低于其编程输出电压达10%以上时停用VON,然后起到保护TFT-LCD屏的感化。其他特点包括集成肖特基二极管、用于AVDD引脚的PGOOD引脚、输出断接和用于降压型稳压器的电感器电流检测功用。
  LT3755/-1是一款60V、高压侧电流检测DC/DC操控器,专为从一个4.5V至40V的输入电压范围来驱动高电流LED而计划。LT3756/-1选用了不异的计划,但可以从6V至100V的输入来供给至100V的输出。这两款器材的“-1”版别均具有外部同步才能,而尺度器材版别则用一个开路LED状态唆使器取代了该引脚的功用。这两款器材都很是合适于浩繁的应用,包括轿车、工业和建筑照明。
  关于那些需求高于40V输入电压(好比:48V电源轨)的应用,LT3756/-1将是优选的处置打算。LT3755/-1和LT3756/-1均选用一个外部N沟道MOSFET,并可以从一个12V(标称值)输入来驱动多达14个1A白光LED,然后供给了50W以上的功率。它们内置了一个高压侧电流检测电路,因此使其可以在升压、降压、降压-升压或SEPIC和反激式拓扑布局中应用。LT3755/-1和LT3756/-1在升压情势中能供给超出94%的功率,然后免去了任何增设外部散热装配的需求。一个频率调度引脚准许用户在100kHz至1MHz的范围内设置频率,因此优化了功率,并最年夜极限地减缩了外部元件的标准和成本。再加上所选用3mm×3mmQFN封装或耐热功用加强型MSOP-16E封装,LT3755/-1和LT3756/-1供给了一款很是紧凑的高功率LED驱动器处置打算。
  LT3755/-1和LT3756/-1均选用了TrueColorPWM调光,这类调光法子供给了平稳的LED五彩缤纷和高达3000:1的调光范围。关于不太刻薄的调光要求,可选用CTRL引脚来供给一个10:1的模拟调光范围。其固定频率、电流情势架构在一个很宽的电源电压和输出电压范围内完成了平稳的操作功用。一个参阅于地电压的FB引脚用作多个LED保护功用电路的输入,然后使转换器可以起一个平稳电压源的感化。
 
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