以艾创微LED驱动器ICW2170 探讨LED驱动电源

时间： 2024-05-23 来源：艾创微微信公众号

技术问答

LED驱动电源是影响LED光源可靠性和适应性的一个重要组成部分。目前我国的市电是220V的交流电，而LED光源属半导体光源，通常是用直流低电压供电，这就要求在这些灯具中外部设置AC-DC转换电路，以适应LED电流驱动的特征。

LED灯作为一种新型照明光源，正在逐渐得到大规模和大范围内的应用；决定LED灯的性能和寿命的核心部分是LED驱动电路，LED灯的寿命（光亮度衰减）与驱动电流电压的稳定性和输出纹波息息相关。

一、什么是LED?

发光二极管简称为LED，实物如图1所示。由含镓（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成。

图 1

当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光，氮化镓二极管发蓝光。因化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。

二、LED的工作原理

发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。

不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同，主要在于电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是红光、绿光和黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压大于5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，如图2所示，使用时必须串联限流电阻以控制通过二极管的电流。

图 2

发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。

PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。

三、LED驱动电源的分类

恒流式：

1、恒流驱动电路输出的电流是恒定的，而输出的直流电压却随着负载阻值的大小不同在一定范围内变化，负载阻值小，输出电压就低，负载阻值越大，输出电压也就越高；

2、恒流电路不怕负载短路，但严禁负载完全开路；

3、恒流驱动电路驱动LED是较为理想的，但相对而言价格较高；

4、应注意所使用最大承受电流及电压值，它限制了LED的使用数量。

稳压式：

1、当稳压电路中的各项参数确定以后，输出的电压是固定的，而输出的电流却随着负载的增减而变化；

2、稳压电路不怕负载开路，但严禁负载完全短路；

3、以稳压驱动电路驱动LED，每串LED需要加上合适的电阻，才能使每串LED显示亮度平均；

4、亮度会受整流而来的电压变化影响。

本文主要是关于LED恒流驱动电源的相关介绍，下面以ICW2170为例来进行分析。

四、ICW2170产品的介绍

ICW2170是合肥艾创微电子科技有限公司的一款由基准电压源、振荡电路、误差放大电路、相位补偿电路、电流限制电路等构成的CMOS升压型DC/DC LED驱动器。

由于内置了低导通电阻的增强型N沟道功率MOSFET，因此适用于需要高效率、高输出电流的应用电路。可通过在VSENSE端子连接电流检测电阻（RSENSE）来限制输出电流。可自由设置恒流大小：如当设定RSENSE=143mΩ，恒流值是750mA。

ICW2170外围的输出电容可使用陶瓷电容器。并且，采用了SOP8封装，散热性好，可适用于高密度安装高精度高效率的应用。

五、ICW2170的工作原理

图3为ICW2170的功能示意图。通过示意图分析，当芯片开始上电，若输入电压较低，则芯片进入欠压锁定保护状态；当VDD电压大于2.4V以后，芯片脱离欠压锁定状态并使能芯片的使能控制端，然后芯片开始正常工作。芯片内部有软起动电路，时间为2ms。经过2ms以后，内部振荡器开始工作。

图 3

在增强型N沟道功率MOSFET为ON时，可通过输入电压（VIN）开始供应电流，与此同时，将能量累积到电感器中。随后，增强型N沟道功率MOSFET为OFF时，会释放出累积在电感器中的电流，因此CONT端子电压被升压，电流通过二极管释放到VOUT端。释放出的电流累积到输出电容（COUT）变为电压，使VOUT电位上升，直到FB端子电压达到内部基准电压的相同电位为止。

最后，在应用该产品时，绘制PCB时应注意以下事项：

1、在PCB上布局时，芯片LX/GND脚要注意大面积敷铜，减小热阻，增大散热；

2、输入电容要尽量靠近芯片的VIN脚，有可能的情况下在VIN脚旁放置一个0.1uF的陶瓷电容；

3、FB的电压从输出端电容后取，且远离功率区；

4、芯片EN脚要连接在输入端。

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