使用發光二極管驅動電路的注意事項
現今便攜式的電子要求LED光源驅動電路具備以下特點：直接控制電流、高效率、PWM調光、過電壓保護、斷開負載、體積小和使用容易。這篇文章談論怎麼達到這些特點。
直接控制電流
LED是電流驅動發亮而光暗是與正向電流的大小成正比。控制正向電流可用二種方法。第一方法可使用LED電壓-電流（V-I）曲線，調節工作電壓從而得到理想的正向電流。圖1顯示這種使用電阻器來調電壓從而控制電流的方法。但是，這個方法有幾個缺點。任何一個LED正向電壓變化會令LED正向電流變化。以正向電壓3.6 V 為例，圖1的LED有20 mA 電流。如果由於溫度或生產製程改變這電壓變成4.0 V (電壓容忍範圍之內)，正向電流會降低至14 mA。這正向電壓的11 % 變化會導致正向電流30 % 的變化。而且視乎輸入電壓，通過電阻器的電壓下降和電力衰減會做成浪費電量和減少電池壽命。
圖1：電壓源與電阻器電路圖
第二種方法，驅動LED的更好方法是以恆定電流源來調控LED電流。恆定電流源減少由於正向電壓變化而產生的電流變化，亦可以達到恆定的LED亮光度。建設恆定電流源相當簡單。輸入LED的電源會被橫跨電流感應電阻器的電壓調控。圖2顯示這線路。電源供應參考電壓及電流感應電阻器的值決定LED電流。多個LED可串聯在一起以確保電流流通每個LED都是一樣。驅動並聯LED時需要在每串LED加電阻器，這會導致低效率和電流不匹配。
圖2：使用恆定電流源驅動LED
高效率
在便攜式的應用上，電池壽命是重要的問題。LED驅動器必須是高效率的。測量LED驅動器的效率與典型的電源不同。典型的電源效率測量定義作為產品輸出功率除以輸入功率。但LED驅動器的輸出功率不是參考指標，而重要的是渴望發出的LED光度所需要的輸入功率，這是LED光度除以輸入功率。這樣意味在電流感應電阻器浪費的電量會導致效率降低。圖3顯示電源選擇以0.25 V 參考電壓對使用1 V 參考電壓的效率改進。不管輸入電壓或LED電流，電源供應器以更低的電流感應電壓是高效率的。如所有是均等，更低的參考電壓大為改進效率和延長電池壽命。
圖3：LED驅動器效率vs電流感應電壓
PWM調光
許多便攜式的LED應用需要調光。應用譬如LCD背光源，調光提供亮度和對比調整。兩類調光可利用：類比和PWM。以類比調光，使用電流最大值的一半可達到一半光度。這個方法缺點包括LED顏色轉移和需要一個類比控制信號，通常不可利用的。PWM調光是在使用週期利用最大電流，而減少使用週期來調光。若為50%亮光，在50%使用率應用最大電流。PWM信號頻率必須保證在100赫茲之上，肉眼是看不見PWM的搏動。PWM頻率最大值取決於電源供應器的起動和反應時間。為提供靈活性和舒適，LED驅動器應能接受PWM頻率至50千赫之高。
過電壓保護
操作電源在恆定電流方式工作下需要過電壓保護。不管負載如何，恆定電流源輸出恆定的電流。為了供應恆定的電流，如果負載阻抗增加，供應電壓必須增加。如果電流源遇到過份負載阻抗，或如果負載已分離，輸出電壓可能增加在IC 的電壓規定值或其它分離零件之上。恆定電流的LED驅動可使用幾種過電壓保護方法。一是安置齊納二極管與LED平行。這限制輸出電壓在齊納管的擊穿電壓加上電源的參考電壓。在過電壓情況期間，輸出電壓增加到齊納管擊穿電壓和開始導通的水平。輸出電流流經齊納管，通過電流感應電阻器至地。齊納管到了最大限制電壓而電源繼續供應恆定輸出電流。過電壓保護的令一個更好的方法是監測輸出電壓和當超過電壓就停止供應電流。在過電壓情況下關閉供應可減少能量散失和延長電池壽命。
斷開負載
LED電源供應經常忽略的特點是斷開負載。當電源供應失效時，斷開負載是將LED從電源移除。兩個重要的情況：關機和PWM調光。顯示在上圖2，在電源交換器的關機期間，負載通過線圈和二極管依然連接到輸入點。因為輸入電壓仍然連接到LED，即使電源供應是關機，微小電流繼續流入。微小的漏入電流會減少電池壽命。在PWM調光時斷開負載也是重要。在調光時的OFF cycle，電源供應是停止的，但輸出電容器仍然橫跨連接LED。如沒有斷開負載，輸出電容器放電通過LED，直到調光的脈衝再變成ON。因為電容器部份地釋放在每個調光週期的開始，所以電源供應必須在每個調光的週期開始時將輸出電容器充電。這在各個調光週期的期間製造流入電流。流入電流降低系統效率和在輸入總線製造瞬間電壓。當電源供應是停止時利用斷開負載，那麼沒有漏出電流及LED從電路中被除去，而且在PWM調光期間，輸出電容器保留充分的充電。負載分開電路最好放置MOSFET在LED及電流感應電阻器之間。放置MOSFET在電流感應電阻器及地之間會在輸出電流點製造一個錯誤。
使用容易
使用容易是一個相對的概念。電路的易用性不僅包含最初設計的複雜情度，而且後續的電路需要迅速修改和重複利用來達到其它的要求。總之，Hysteretic控制器是非常容易使用。Hysteretic控制器毋需像傳統電源供應設計需要複雜的頻率報償。雖然老練電力供應設計師對頻率報償不會陌生，但多數新手電源供應設計師會覺得它繁瑣。因為在不同的輸入和輸出條件，優化報償都會改變，傳統電源供應設計不會為不同的操作條件而作出修改。Hysteretic控制器先天就很穩定及在輸入和輸出改變條件時不會變動。
體積小
便攜式的電路的另一重要特點為體積小，有幾個因素影響電路的大小。第一個因素是開關頻率。在更高的開關頻率工作下更小的被動零件可以使用。現今便攜式應用的LED驅動應該能使用1兆赫頻率。而因為開關頻率大於1兆赫不能減少電路體積；而且降低效率和電池壽命所以一般不會使用。集成多功能到控制IC是減少電路體積的重要因素。如果所有功能是以分離元件來實現，驅動電路會比電源佔更多空間。集成這些功能到控制IC極能減少整體電路體積，另外相同重要的優點是總費用減少。使用分離元件，所有功能在LED驅動可能在元件費用額外增加六十到七十分，當集成控制IC，這些功能只會為IC費用增加一便士。
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