关键词：低待机功耗；驱动电路；LED；研究
纵观现阶段LED光源的应用，其中中小型功率的LED驱动芯片应用较为广泛，而针对大功率LED驱动芯片的应用则较为罕见。而导致大功率LED应用受到限制的主要因素为大功率驱动芯片其功率较大，并且散热问题表现不佳。也正因此，进行低待机功耗驱动电路的设计至关重要，实现对LED光源与作用的充分发挥，促使大功率LED驱动电路得到广泛的应用和普及，实现光源应用的节能与环保。
一、LED驱动电路现状及其重要性分析
针对低功耗LED驱动电路的设计，主要依据具体实际，进行驱动电路结构、参数的优化，实现对驱动电路内部热量的降低，达到降低功耗的目的[1]。与此同时，驱动电力的低功耗设计，可以在保障驱动电路稳定性的同时，实现对LED驱动电路实际使用寿命的延长，并达到高效节能的目的。现阶段LED驱动电路主要包括：（1）电压驱动。电压驱动涵盖低电压驱动、高电压驱动、过渡点驱动以及市电驱动，其中针对低电压驱动的应用，主要应用领域为LED应急灯领域，或者是手电筒中的运用；针对过渡点驱动的应用，其主要应用领域为矿灯；而高电压驱动其应用领域为机动车灯光系统、太阳能庭院等领域；针对市电驱动的应用，则主要应用于半导体照明领域。纵观现阶段LED驱动的应用，作为常见的是PWM调光驱动，通过对PWM占空比的合理调节实现闭合循环与电路导通的有效交替，进而起到延长电路实际使用寿命的作用，并大幅度提升LED光源的效率。但该驱动的应用会在实际运行期间受到EMI的影响和干扰。为了能够在保障不间断照明的同时，进行电路功耗的降低，依据光亮度变化范围情况人眼睛存在的迟钝性特点，将正温敏电放置于采样电阻位置，此时若系统温度已经达到温度标准范围之内的最大温度值，则开展进行电流的降低，并进行热量的释放，进而达到保护电路并降低功耗的目的。与此同时，基于对所需电流的满足，进行限流电阻Rset阻值的合理设置，进而实现在保障驱动电路稳定性的同时，进行电路功耗的整体降低。
二、驱动电路原理及其工作运行过程
驱动电路简介：LED灯是我们生活中最常见的灯，我们也清楚需要通过LED驱动器驱动LED灯，这种驱动电路除了要对安全给予满足，它还应该具备这样的功能：其一，恒流特性的保持，特别是有±15%的变动出现在电源电压中时，需要在±10%范围控制输出电流；其二，保证有较低的自身功耗存在，这样才会高水平控制LED的系统效率。
本研究涉及驱动电路主要分为恒流、LED负载、电流镜部分，具体体现为（如图一）
上述图片中，恒温部分为A，主要组成包括Vref（电压基准源）、U01（误差放大器）、三角波发生器、RPTC、Rsen等部分共同组成。而电流镜部分则为B，主要构成部分包括M2、M1、开关MOS管、M4等部分组成；而LED负载部分则为C，主要构成包括LED灯阵列组、M01~MOM、U1~Um、R1~Rm等部分组成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
此电路中，造成LED温度过高的因素包括：（1）LED驱动在工作运行过程中所产生的热量；若在实际运行期间，其驱动芯片的工作效率不断提高，那么芯片在运行中所产生的热量就会越少，此时LED的温度就不会出现过温的情况。（2）放置驱动芯片的影响。针对LED驱动电路的生产与制造，在其设计过程中，为减少LED产品体积，大部分厂家会在设计过程中将电路中的散热部分与LED驱动芯片贴合设计，以此达到缩减空间的目的。这就导致驱动芯片在实际运行过程中，受到散热集中的影响，导致整个驱动电路的散热效果不佳，进而导致芯片的温度不断提升。（3）基板上LED灯珠的布局，在LED驱动电路运行过程中，会呈现出不断产生温度的态势，而要是LED灯珠布局合理，那么其电路的散热速度就会提高，进而降低电路出现过温的现象。（4）灯具设计。在LED灯具设计过程中，其中热阻是关键所在，若具备特定电源、灯源、环境情况的基础上，其中LED的发热源到环境的热阻会直接影响到LED是否会出现过温的情况，若LED的热阻设计越大，意味着其LED散热、导热能力就越差，那么LED出现过温的几率就越大。若热阻越小，表明驱动电路的导热、散热能力就越强，那么LED出现过温现象的几率就越小。针对热阻而言，具体包括LED灯珠的热阻、散热器热阻、驱动电源热阻、散热器热阻等。而驱动电路的总热阻则是上述热阻的总和。（5）LED所处环境温度。若LED所处环境的温度越高，表明LED与环境之间无法进行有效的热交换，LED温度会呈现出不断上升的趋势。
而针对LED驱动电路工作过程而言，具体情况如下所示，
其中恒流部分中采样限流电阻为Rsen，而正温度系数的温度电阻为RPTC，此时驱动电路的居里温度为80摄氏度。若此时驱动电力的工作环境温度未达到RPTC温度点。意味电路的阻值会保持8.6千欧。而如若其环境温度超过其标准居里温度后，那么电阻阻值会大幅度提升，此时RPTC的温度与阻值之间关系变化如下图。
接着以运放虚短概念为依据，此时流经M1的电力大小计算为：
依据该公式可以得出，Iref为恒定值时，其RPTC与Rsen为定值。若Iref受到某些因素影响而发生变大现象时，其b点电压Vb会变大，然后经过VO后，其a点的电压Va也相应发生变小，而开关管M3的占空比也会逐渐缩小，即导通时间变小，进而导致电路的输出电流变小，进而达到恒流的目的。
三、低待机功耗电路运用优势
针对待机功耗驱动电路的设计，其优点在于：（1）在LED光源稳定照射以及不被肉眼察觉变化的基础上，进行正温敏电阻的应用，进而实现对LED电流的有效调节，随着驱动电路的温度的不断变化，实现对LED电流的自动调节，达到降低热量产生的目的，避免驱动电路出现断电情况的同时，实现对电路的有效保护。（2）通过对R1~Rm阻值的降低，实现对系统功耗的进一步降低，达到功率消耗进占据传统电路1/7的目的[6]。（3）通过外接电阻Rm进行LED驱动电流的设定，进而有效提升电流灵活性。并且在驱动电路运行过程中，若LED负载越高，意味着电路的效率就越高。
结束语：
综上所述，通过对低待机功耗LED驱动电路的设计与研究，为大功率LED的应用与普及贡献巨大力量，真正发挥出LED灯绿色、环保、长寿命、高质量的作用，实现对照明领域发展的促进。
参考文献：
[1]夏继兵, 盛金霞, 赵祥, et al. 电流自动可调低功耗LED驱动电路[J]. 电路与系统学报.
论文作者:骆妙艺
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第14期
论文发表时间:2019/12/17
标签：电路论文; 功耗论文; 温度论文; 目的论文; 光源论文; 电流论文; 电压论文; 《科学与技术》2019年第14期论文;