LED驱动电源详解：恒流与稳压式的工作原理 - 广州光亚展

LED驱动电源，作为LED光源不可或缺的组成部分，对LED光源的可靠性和适应性产生深远影响。

鉴于我国市电为220V交流电，而LED光源本质上属于半导体光源，更适宜使用直流低电压供电，因此，在这些照明灯具中必须配备AC-DC转换电路，以确保LED电流驱动特性得到满足。随着LED灯在照明领域的广泛应用，其性能和寿命成为关注的焦点。核心的LED驱动电路不仅决定着LED灯的性能，更与灯的寿命密切相关，而驱动电流电压的稳定性和输出纹波则是影响LED灯寿命的关键因素。

接下来，让我们深入了解LED的本质。
LED，即发光二极管，是一种由含镓、砷、磷、氮等元素的化合物制成的电子元件。其独特的光电特性使得LED在照明领域展现出广阔的应用前景。

当电子与空穴在LED中复合时，会辐射出可见光，从而制成发光二极管。这些二极管在电路及仪器中常被用作指示灯，或用于组成文字和数字显示。不同材料制成的LED会发出不同颜色的光，如砷化镓发红光，磷化镓发绿光，碳化硅发黄光，而氮化镓则发蓝光。此外，根据其化学性质，LED还可分为有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。

LED的工作原理是基于其内部的PN结，该结构赋予了它单向导电性。当施加正向电压时，P区注入N区的空穴与N区注入P区的电子在PN结附近数微米内复合，从而产生自发辐射的荧光。不同半导体材料中电子和空穴的能量状态差异导致发光波长的不同。常用的LED颜色包括红、绿、黄光。值得注意的是，发光二极管具有大于5伏的反向击穿电压，且其正向伏安特性曲线非常陡峭。因此，在使用时必须串联限流电阻来控制通过二极管的电流。

图2展示了发光二极管的核心结构，它包含一个由P型半导体和N型半导体共同构成的晶片，其中PN结作为过渡层起关键作用。在特定半导体材料的PN结中，当少数载流子与多数载流子结合时，会释放出多余能量，这种能量以光的形式呈现，从而实现了电能到光能的直接转换。值得注意的是，若PN结施加反向电压，则注入的载流子会减少，导致LED不发光。而当PN结处于正向工作状态，即两端施加正向电压时，电流会从LED的阳极流向阴极，进而激发半导体晶体发出从紫外到红外不同波长的光线。光的亮度与通过的电流紧密相关。接下来，我们将探讨LED驱动电源的分类，其中一种常见类型是恒流式驱动电源。

1、恒流驱动电路的特点在于其输出的电流保持恒定，而直流电压则会在一定范围内随负载阻值的变化而变化。具体来说，当负载阻值减小时，输出电压也会相应降低；反之，负载阻值增大时，输出电压则会上升。

2、这种恒流电路的设计使得它对负载短路的情况具有很好的耐受性，但必须注意的是，它严禁负载完全开路的情况出现。

3、对于LED的驱动来说，恒流驱动电路是一个理想的选择，尽管其价格相对较高。

4、在使用过程中，必须留意LED所能承受的最大电流和电压值，因为这将直接限制LED的使用数量。

接下来，我们将探讨另一种常见的LED驱动电源类型——稳压式。

1、在稳压电路中，一旦各项参数被设定，输出的电压将保持恒定，而电流则会依据负载的变化进行调整。
2、稳压电路能够容忍负载的开路情况，但必须避免负载的完全短路，以防止可能出现的损坏。
3、若采用稳压驱动电路来驱动LED，为确保每串LED的亮度均匀，需在每串LED上添加适当的电阻。
4、整流电压的波动会影响LED的亮度。

接下来，我们将深入探讨ICW2170这款LED驱动电源的具体情况。

ICW2170产品详解

ICW2170是合肥艾创微电子科技有限公司推出的一款CMOS升压型DC/DC LED驱动器。它集成了基准电压源、振荡电路、误差放大电路、相位补偿电路以及电流限制电路等功能模块。该产品特别适用于需要高效率和高输出电流的应用场合。通过在VSENSE端子连接电流检测电阻（RSENSE），可以灵活地设定恒流输出的大小。例如，当RSENSE设定为143mΩ时，恒流值即可达到750mA。此外，ICW2170的外部输出电容可采用陶瓷电容器，且其SOP8封装形式具有良好的散热性，非常适合高密度安装和高精度、高效率的应用需求。

ICW2170的工作原理

当ICW2170上电后，若输入电压低于一定阈值，芯片将进入欠压锁定保护状态。一旦VDD电压超过2.4V，芯片将解除欠压锁定并启用使能控制端，随后开始正常工作。芯片内部设有软起动电路，确保在启动过程中电流平稳上升。经过2ms的软起动阶段后，内部振荡器将开始工作，驱动LED并调节电流至设定值。

在增强型N沟道功率MOSFET导通时，输入电压（VIN）开始供电，同时，电能被储存到电感器中。当MOSFET断开时，电感器中储存的电能会释放，导致CONT端子电压上升。此时，电流通过二极管流向VOUT端。随着电流在输出电容（COUT）中积累，VOUT电位逐渐升高，直至FB端子电压与内部基准电压相等为止。

此外，使用ICW2170时，绘制PCB需注意以下关键事项：确保电源、地线布局合理，以降低电磁干扰；合理选择电容、电感等元件，以保证电路性能；注意PCB尺寸和散热设计，确保产品在高负荷下稳定工作。遵循这些建议，将有助于您充分利用ICW2170的性能优势。

1、在PCB布局时，应确保芯片的LX/GND脚有充足的大面积敷铜，以降低热阻，提升散热效果。
2、为了减小输入电容的阻抗，应尽量将其靠近芯片的VIN脚，并考虑在VIN脚旁并联一个0.1uF的陶瓷电容。
3、FB电压的取样点应位于输出端电容之后，同时远离功率区域，以确保电压取样的准确性。
4、芯片的EN脚应直接连接至输入端，以确保控制信号的顺畅传输。