驱动电路（电压驱动、电流驱动）

基本任务

驱动电路的基本任务是根据其控制目标的要求，将信息电子电路传输的信号转换为可以在电力电子设备控制端和公共端之间打开或关闭的信号。半控制设备只需提供开启控制信号，全控制设备不仅需要开启控制信号，还需要关闭控制信号，以确保设备按要求可靠导通或关闭。

优良的驱动电路对变换器性能的影响：

驱动电路

1.提高系统可靠性

2.提高变换效率(开关设备开关、导通损耗)

3.降低开关设备的应力(开/关过程中)

驱动电路隔离措施

为什么驱动电路采取隔离措施？

采取隔离措施的驱动电路条件

需要隔离

控制参考地和驱动信号参考地（e极） 同—无需隔离驱动电路；

无需隔离

控制参考地和驱动信号参考地（e极）不同—驱动电路应隔离。

驱动电路隔离技术

光耦特性：

光耦基本电路

1.参数设计简单

2.输出端需要隔离驱动电源

3.驱动功率有限

磁耦合-变压器隔离

单向脉冲变压器隔离电路由高频调制

磁耦合：用于传输较低频信号—调制/解调

磁耦合的特点:

1.它可以传递信号和功率

2.频率越高,体积越小-适用于高频应用

驱动电流波形的最佳驱动特性

最佳驱动

1.打开时: 基极电流有快速上升沿和过冲—加速开通，减小开通损耗；

2.导通期间：足够的基极电流，使晶体管任意负载饱和导通—低导通损耗；

关断前调整基极电流，使晶体管处于临界饱和导通—减小ts， 关断快;

3.关断瞬时：

足够、反向基极电流—迅速抽出基区剩余载流子，减小ts

 ；反偏截止电压，使ic迅速下降，减小if。

恒流驱动电路

恒定电路即基极电流恒定，功率管饱和导通。

恒流驱动优点：优点： 电路简单；

普通恒流驱动电路

恒流驱动缺点：轻载时深度饱和，关断时间长。

驱动电路实质

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驱动电路放电

开通：

1.驱动电压足够高，一般>10V；（减小RDS(on))

2.足够的瞬态驱动电流，快的上升沿； (加速开通）

3.驱动电路内阻抗小。 (加速开通）

关断：

1. 足够的瞬态驱动电流，快的下降沿； (加速关断）

2. 驱动电路内阻抗小。 (加速关断）

3. 驱动加负压。 (防止误导通）

LED驱动电源为什么要用恒流源？

LED灯具已经走进千家万户，一些爱动手的朋友可能拆开过。你会发现它的主要结构包括LED灯板、散热外壳、驱动电源。灯板表面贴装的LED灯珠，是实际发光的部件。LED灯珠需要直流供电，必须把电网提供的交流电转换为直流电才能供灯珠工作。这就需要驱动电源。而LED驱动电源却不是我们日常生活中见到的恒压电源，而是恒流电源。

原因：就要从LED灯珠的伏安特性说起。LED灯珠的伏安特性曲线与普通二极管相似，都是指数曲线，也就是说当工作电压达到开启电压后LED灯珠开始有电流流过。随着电压的升高，电流按指数规律上升。1）因为LED灯珠工作过程中会发热，若选用恒压电源供电，随着温度的上升，特性曲线左移，电流会进一步上升，温度会更高。这是一个正反馈的过程，不利于工作状态的稳定，容易烧坏灯珠。

2）而选用恒流电源供电后，灯珠工作发热，特性曲线左移，因电流不变，灯珠承受的电压降低，实际功率下降，发热量降低，这是一个负反馈的过程，有利于工作状态的稳定。即使有一颗灯珠发生短路损坏，其他灯珠依然能正常工作。

led驱动电路的应用

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一是尽可能保持恒流特性，尤其在电源电压发生±15%的变动时，仍应能保持输出电流在±10%的范围内变动。二是驱动电路应保持较低的自身功耗，这样才能使LED 的系统效率保持在较高水平

驱动须知

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LED在具体的使用时，要注意驱动电路的选用。

LED 驱动电路除了要满足安全要求外，另外的基本功能应有两个方面：

电路组成

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驱动电路

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引言

调光原理

市面上大多数可控硅调光器基本结构如图1所示，其工作原理如下：当交流电压加双向可控硅TRIAC两端时，由于Rt、Ct组成的RC充电电路有一个充电时间，电容上的电压是从0V开始充电的，并且TRIAC的驱动极串联有一个DIAC(双向触发二极管，一般是30V左右)，因此TRIAC可靠截止。当Ct上的电压上升到30V时，DIAC触发导通，TRIAC可靠导通，此时TRIAC两端的电压瞬间变为零，Ct通过Rt迅速放电，当Ct电压跌落到30V以下时，DIAC截止，如果TRIAC通过的电流大于其维持电流则继续导通，如果低于其维持电流将会截止。电感L和电容C的作用是减小电流和电压的变化率，以抑制电磁干扰EMI问题。

图1

可控硅前沿调光器若直接用于控制普通的LED驱动器，LED灯会产生闪烁，更不能实现宽范围的调光控制。原因归结如下：

(1)可控硅的维持电流问题。目前市面上的可控硅调光器功率等级不同，维持电流一般是7～75mA(驱动电流则是7～100mA)，导通后流过可控硅的电流必须要大于这个值才能继续导通，否则会自行关断。

(2)阻抗匹配问题。当可控硅导通后，可控硅和驱动电路的阻抗都发生变化，且驱动电路由于有差模滤波电容的存在，呈容性阻抗，与可控硅调光器存在阻抗匹配的问题，因此在设计电路时一般需要使用较小的差模滤波电容。

(3)冲击电流问题。由于可控硅前沿斩波使得输入电压可能一直处于峰值附近，输入滤波电容将承受大的冲击电流，同时还可能使得可控硅意外截止，导致可控硅不断重启，所以一般需要在驱动器输入端串接电阻来减小冲击。

(4)导通角较小时LED会出现闪烁。当可控硅导通角较小时，由于此时输入电压和电流均较小，导致维持电流不够或者芯片供电Vcc不够，电路停止工作，使LED产生闪烁。

可控电源

线性调光存在的问题，即人眼在低亮度情况下对光线的细微变化很敏感;而在较亮时，由于人眼视觉的饱和，光线较大的变化却不易被察觉。并提出了利用单片机编程来实现调光信号和调光输出的非线性关系(如指数、平方等关系)的方法，使得人眼感觉的调光是一个线性平稳过程。

文中设计的电路利用RC充放电电路来实现这一功能。

图2是一种利用普通的脉宽调制PWM芯片结合外围电路来搭建可控硅调光的LED驱动电路框图。维持电流补偿电路通过检测R1端电压(即输入电流)来控制流过维持电流补偿电路的电流。当输入电流较小时，维持电流补偿电路上流过较大的电流;当输入电流较大时，维持电流补偿电路关断，维持电流补偿以恒流源的形式保证可控硅的维持电流。调光控制电路包括比较器、RC充放电电路和增益电路。实验中选用一款旋钮行程和斩波角成正比的可控硅调光器，其最小导通角约为30°。

图2

根据图2中，RC充放电电路的输出经过增益电路后可得电流参考为：

式中k为增益，VC为RC充放电电路的输入电压，τ为RC的时间系数，θ为可控硅的导通角。

则在最小导通角对应的输出为零，即电路输出的最大值对应电流参考的最大值：

从式(1)和式(2)可得输出电流表达式如式(3)所示。

在斩波角为θ时，电路对应的输入功率为：

式中Vp为输入电压峰值，Rin为等效输入阻抗。

假设电路的变换效率为η，且电路的输出功率为PO=IO·UO，则可得到电路的等效输入阻抗如式(5)所示。

从式(5)可得电路的功率因数如式(6)所示。

实验及结果

根据以上分析，本文设计一台基于反激变换器的可控硅调光LED驱动器，控制芯片为NCP1607;输入交流电压220V，最大输出功率为25W，最大输出电流为0.7A;以3串(每串10只0.8W的LED灯)相并联作为负载;RC时间系数选择0.5，增益为0.2。电路的实验波形和工作特性曲线如图4所示。

图4

图4

图4

图4a)、b)、c)为可控硅导通角为115°时阻抗匹配开关驱动电压VZ、输入电流Iin、输入电压Vin的波形，电路的输出电流为470mA，功率因数为0.78。从图中可看出，当可控硅导通瞬间，由于驱动器输入端有差模滤波电容导致输入电流有冲击电流尖峰，而当输入电流小于一定值时，阻抗匹配开关开通以保证流过可控硅的电流大于其维持电流。

图4d)为可控硅不同导通角对应的输出电流曲线，实际调试中可控硅导通角在150°之后就接近满载输出了。图4e)为可控硅在不同导通角下对应电路的cosφ曲线。

结语