【LED凈化燈】驅動(dòng)浪涌保護應用

LED凈化燈之所以在市場(chǎng)上頗受歡迎，是由于其高效、低能耗的特點(diǎn)。因此其被廣泛應用于顯示照明以及信號指示燈等領(lǐng)域。但是應用領(lǐng)域的廣泛同時(shí)也對LED本身的環(huán)境適應性提出了挑戰，在戶(hù)外工作時(shí)，LED的驅動(dòng)電路非常容易受到到過(guò)電壓和過(guò)電流的沖擊而造成故障或損壞，對財產(chǎn)和人員造成損失。所以在生產(chǎn)一款LED電源時(shí)一定要考慮其工作環(huán)境的復雜性，并作出保護性設計，降低故障的發(fā)生率。本文就針對如何對LED的驅動(dòng)電路進(jìn)行防護進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探討。

　　熟悉LED凈化燈電路的朋友一定都知道，LED凈化燈驅動(dòng)電路一般由下面幾個(gè)部分構成幾個(gè)部分構成，包括AC輸入、整流,、DC/DC轉換、等模塊。而保護措施需要根據不同模塊做出相應的調整，比如各個(gè)模塊和電流在受到浪涌的情況下就需要不同有效防護措施。

　　1、LED凈化燈驅動(dòng)電路浪涌保護應用

　　在交流電源AC輸入端浪涌保護方案，可以采用壓敏電阻(MOV) 或加氣體放電管(GDT/SPG)組合來(lái)進(jìn)行設計。在有接地的情況下，可以采用如圖1差共模同時(shí)防護的理念，在L-N之間并聯(lián)壓敏電阻(MOV)，可以有效地抑制差模所產(chǎn)生的浪涌過(guò)電壓，起到對后級電路保護，在L/N-PE之間分別采用MOV 或MOV+GDT/SPG對地的電路連接方式可以有效的將共模浪涌能量泄放到大地, 防止浪涌引入到后級電路而造成損壞;如果在電源沒(méi)有接地線(xiàn)情況下，如圖2則在L-N線(xiàn)間可直接并聯(lián)壓敏電阻進(jìn)行差模防護即可。

　　圖1 AC輸入端共模/差模防護電路示意圖

　　圖2 AC輸入端差模防護電路示意圖

　　為了避勉MOV保護元件在防護失效之后，出現短路失效著(zhù)火燃燒的可能性，可以使用TMOV或PMOV進(jìn)行保護。針對上面 MOV交流耐受電壓選擇至少要高于線(xiàn)路最大交流工作電壓1.2~1.4倍，以避勉誤動(dòng)作，在有同時(shí)使用放電管GDT/SPG時(shí)，放電管擊穿電壓的下限值必須至少高于電路的最大峰值電壓，耐受電流必須根據自身浪涌等級的需求選擇不同電流等級，以符合于浪涌測試標準的要求。

　　2、AC/DC后防護電路示意圖

　　圖3 AC轉DC后防護電路示意圖

　　在有交流經(jīng)過(guò)整流后，后端直流電路中的芯片對過(guò)壓和過(guò)流非常敏感，芯片易受損壞，如圖3所示，經(jīng)整流之后并聯(lián)瞬態(tài)抑制二極管TVS， 在有過(guò)壓產(chǎn)生時(shí)，TVS會(huì )以皮秒級的反應速度動(dòng)作而把過(guò)高電壓鉗制在一個(gè)安全的范圍內，從而保護后端芯片免受過(guò)壓的沖擊。異常電流可以通過(guò)在電路中設計自恢復保險絲PPTC進(jìn)行防護，PPTC在過(guò)流產(chǎn)生時(shí)阻抗能迅速的變大，從而有效地阻斷異常電流，直至故障排除PPTC就可繼續恢復低阻狀態(tài)，使電路能繼續恢復到正常工作狀態(tài)。

　　TVS選用時(shí)截止電壓一般為正常工作電壓峰值的1.2~1.4倍即可，TVS功率大小要根據過(guò)壓的能量選擇合適的等級。PPTC選擇要結合電路工作電流及電壓進(jìn)行參考以及環(huán)境溫度也是影響PPTC選擇一個(gè)重要關(guān)鍵指標，PPTC的保持電流會(huì )隨著(zhù)應用環(huán)境溫度的升高而降低。PPTC在電路中的位置一般串聯(lián)在TVS前端，這樣PPTC不僅可以對電路芯片有效的起到保護作用同時(shí)又可以對TVS管起到一定保護作用，可以大大的提高TVS管的使用壽命。

　　3、LED直接驅動(dòng)電路防護示意圖

　　圖4 LED直流驅動(dòng)電路防護示意圖

　　LED發(fā)光的亮度是由通過(guò)LED的電流大小來(lái)控制， 不穩定的電流又極易燒壞LED，如圖4在DC/DC模塊后可以在電路中串聯(lián)恒流二極管來(lái)獲得穩定的電流,，這樣不僅可以使LED獲得穩定的亮度,，又不至于因電流的不穩定而燒壞LED。低功率的LED凈化燈工作電流一般為10mA到30mA，大功率的LED燈工作電流從200mA到1400mA不等，可以根據所需要的工作電流選擇型號合適的恒流二極管。由于LED燈也易遭受到靜電放電過(guò)壓的干擾受損， 因此DC/DC電路后端的LED燈也需要做一定的有效過(guò)壓防護，一般采用TVS管就可以。

　　4、LED凈化燈串起防護示意圖

　　圖5 LED燈泡防護示意圖

　　當多個(gè)的LED燈通過(guò)串聯(lián)的方式進(jìn)行連接時(shí), 如圖5所示，一旦出現LED燈出現失效開(kāi)路故障，整個(gè)LED燈都會(huì )因為此故障而影響到其它LED燈正常工作，為了解決這個(gè)問(wèn)題, 可以針對每個(gè)LED燈上并聯(lián)一個(gè)防開(kāi)路的LED保護器件Tx，這樣就可充分的提高每個(gè)LED的使用效率，當單個(gè)LED出現失效開(kāi)路故障時(shí), 與之并聯(lián)的LED開(kāi)路保護器件Tx會(huì )立即導通， 使之可持續的維持處于通態(tài)，從而保證了電路中其它串聯(lián)的LED不因單顆LED的開(kāi)路故障而熄滅，但此防護措施成本相對比較高。

　　綜上所述， LED驅動(dòng)電路一般由AC輸入、整流,、DC/DC轉換、等模塊組成，從而一個(gè)LED驅動(dòng)電路大致整體的防護方案可以參考如圖6所示：

　　圖6 LED凈化燈驅動(dòng)電源整體防護示意圖

　　當處于實(shí)際的應用中時(shí)，影響浪涌保護元件選擇的因素非常多，雷擊浪涌測試等級、芯片參數、工作電壓、工作環(huán)境等都是必須考慮的問(wèn)題。所以在為L(cháng)ED驅動(dòng)電源設計防護時(shí)，我們就需要對諸多因素進(jìn)行考慮，只有綜合多方情況仔細考量，才能有目的性的設計出能夠充分發(fā)揮作用的保護方案。

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