引言

　　當LED所處環(huán)境溫度高于安全工作點溫度時,，LED的正向電流就會超出安全區(qū),，使LED的壽命大為降低甚至損壞。解決方法是利用溫度補償電路來不斷減小LED的正向電流值,，避免LED因溫度過高而損壞,。

　　1 大功率LED溫度補償方案

　　如何最有效地保護高溫條件下工作的大功率LED，是急需解決的一個技術問題,，這對延長大功率LED的使用壽命至關重要,。解決大功率LED的過熱問題，主要有以下4種設計方案：

　　方案之一：通過合適的散熱器將LED芯片產(chǎn)生的熱量及時散發(fā)掉,，使芯片的結溫降低,。但該方案是在設計LED燈具時預先采取的一種解決辦法，并且必須給散熱能力留出足夠余量,，在實際工作中很難保證達到既理想,、又經(jīng)濟的效果。

　　方案之二：利用LED驅動芯片內部的過熱保護電路關斷LED驅動器的輸出,，迫使LED熄滅,，達到降溫目的。該方案只是在極端情況下LED驅動芯片被迫采取的過熱保護措施,，無法保證LED長期穩(wěn)定的工作,。

　　方案之三：采用恒壓/恒流式（CV/CC）LED驅動器，其特點是當輸出電流達到規(guī)定值時通過電流控制環(huán)使維持恒定,。此方案屬于被動的間接式過熱保護措施,，因為恒壓/恒流控制電路是通過檢測輸出電流來啟動電流環(huán)的，與LED所處的環(huán)境溫度并沒有直接關系,，所以不能根據(jù)LED的溫度來實時地調節(jié)輸出電流的大小,。

　　方案之四：專門設計一個LED照明用溫度測控系統(tǒng)。但因成本過高，難以在LED照明領域大量推廣應用,。

　　分析可知,，給LED驅動器增加溫度補償功能是一種簡便易行的解決方案。溫度補償?shù)幕驹硎且坏┏霈F(xiàn)異常情況使LED溫度過高時,，LED驅動器能根據(jù)熱敏電阻器檢測到的溫度,，自動降低輸出電流值，確保LED工作在安全區(qū)域之內,，這就從根本上解決了LED過熱損壞或使用壽命降低的難題,，從而大大提高了LED燈具的可靠性與安全性；當溫度降低到安全區(qū)域時,，LED-~g動器的輸出電流能自動回升到正常值,。顯然，這種帶溫度補償功能的LED驅動器芯片屬于具有自動實時控制的“智能化”芯片,，它不僅代表了高端LED驅動器的發(fā)展方向,，而且具有重要的實用價值。

　　2 大功率LED的溫度補償基本原理

　　最近問世的帶溫度補償LED驅動器可圓滿解決上述技術難題,。其工作特點是當LED所處境溫度低于安全工作點溫度時,，LED驅動器工作在恒流區(qū)；一旦超過安全工作點溫度,，就立即進入溫度補償區(qū),，此時LED驅動器不僅能根據(jù)溫升自動調低輸出電流，還可通過電阻預先設定好安全工作點溫度和曲線的斜率,。這種帶溫度補償?shù)拇蠊β蔐ED~g動器輸出電流與LED所處環(huán)境溫度的關系曲線如圖1所示,。這也是高端LED~g動器的一個顯著特點。美國矽恩（si—EN）微電子有限公司于2009年在世界上率先推出帶溫度補償?shù)腖ED驅動器SN3352,，其同類產(chǎn)品還有交/直流兩用的帶溫度補償可調光式HB-LED驅動控制器SN3910（需配外部功率開關管MOSFET）,，為實現(xiàn)大功率LED的溫度補償提供了便利條件。

　　與LED所處環(huán)境溫度的關系曲線隨著LED正向電流的減小是否會導致LED的亮度顯著降低,，這種疑慮通常是不必要的。根據(jù)韋伯～費赫涅爾定律（Weber—Fechner）,，人眼的主觀亮度感覺與客觀亮度的變化量（可等效于白紙面上照度的變化量）呈對數(shù)關系,，二者的關系曲線如圖2所示。由圖可見,，當紙面上的照度從1O001x降低到1001x,，即減小到原來的10%時，人眼感覺到亮度只變暗了50%（人眼的主觀亮度感覺從8降至4）,。舉例說明,，即使LED驅動電流從350mA減小到175mA，即減小到原來的50%，這會使客觀亮度降低,；但經(jīng)過取對數(shù)后人眼覺察到的亮度變化并不那么明顯,。

　　帶溫度補償?shù)拇蠊β蔐ED驅動器典型應用

　　SN3352屬于帶溫度補償功能的高端LED驅動芯片，它兼有恒流驅動,、溫度補償,、可調光、LED開路保護和關斷模式這5種功能,，能顯著提高LED的可靠性,，大大延長LED的使用壽命。

　　SN3352內部集成了溫度補償電路,，適配外部的負溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻器來檢測LED所處的環(huán)境溫度T,，NTC熱敏電阻器就放在LED燈具內靠近LED的位置上。SN3352通過不斷地測量它的電阻值RNTC,，即可實時獲取LED芯片的溫度信息,。R值隨T的升高而逐漸減小，當R值與溫度補償起始點設定電阻R的阻值相等時,，SN3352就開始減小輸出的平均值電流,，起到溫度補償作用。當T降低到安全值時,，平均值電流又自動恢復成預先設定好的恒流值,。

　　SN3352的典型應用電路如圖3所示。輸入電壓U=+6～40VC為輸入端的旁路電容器,。假如前級為電源變壓器輸出的12V交流電,，再經(jīng)過整流濾波器獲得直流電壓，由于紋波電壓較大,，C的容量應大于200gF,，推薦采用X5R、X7R系列電解電容器,，普通電解電容器不適合用作退耦電容,，以免影響SN3352的工作穩(wěn)定性。

　　C2為RNc端的消噪電容器,。

　　LED燈串由1oRlW白光LED構成,。利用R設定溫度補償起始點。R為NTC熱敏電阻器,，它在TA：25℃時的電阻值為100kQ,。L為47H電感量，允許范圍是47～220gH,。當輸入電壓較高,、輸出電流較小時,，需要增大電感量，以降低輸出紋波,，提高電源效率,。電感器的磁飽和電流應大于SN3352的峰值輸出電流，電感的平均電應大于,，o（AvG）值,。當o（AvG）=700mA時電感器的磁飽和電流應大于1.2A=350mA時，磁飽和電流應大于500mA,。電感器應盡量靠近SN3352,，以減小引線電阻。為提高1MHz驅動器的效率,，整流管VD必須采用反向恢復時間極短,、低壓降、反向漏電流很小的肖特基二極管,。

　　為改善NTC熱敏電阻的非線性,，可在R上串聯(lián)一只固定電阻R。若需減小輸出紋波電流,，還可在LED燈串的兩端并聯(lián)一只旁路電容器C,。當C=1gF時，可將輸出紋波電流大約減小到原來的1/3,。LED溫度補償曲線的溫度補償起始點TH由R設定,，曲線斜率則由熱敏指數(shù)B和R、R,。的阻值共同決定,。一旦R、R和R的阻值確定之后,，溫度補償曲線就被確定,。推薦RTH的阻值范圍是lkQ～100kQ。

　　舉例說明,，設計條件為B=4485,，R=0，RNTc=220kQ,，RTH=22.1kQ,。所對應的溫度補償曲線如圖4所示，R采用貼片式熱敏電阻器,。選定熱敏指數(shù)B之后，R的阻值越小,，補償起始點溫度值越高,；當R=ou,-t,，斜率只取決于R值；R≠0時,，R與R的總電阻值越大,，溫度補償曲線越陡，斜率越大,。

　　4 帶溫度補償?shù)膌ib—LED驅動控制器典型應用

　　SN3910屬于交/直流兩用帶溫度補償可調光HB—LED（高亮度LED）驅動控制器,，適合驅動HB—LED照明燈。采用交流供電方式的SN3910典型應用電路如圖5所示,。交流輸入電壓U=220V±15%,。FU為lA/250V熔絲管，RNTcl為啟動電源時的限流電阻,。C為抑制串模干擾的線問電容器,。整流橋由4只1N4007型1A/1000V的硅整流管構成。為提高功率因數(shù),，利用VD～VD,、C，和C構成二階填谷式PFC電路,。RNT2選用l00kQ（TA=25℃）負溫度系數(shù)熱敏電阻器,。R采用1.0Q精密電阻器，兩端并聯(lián)一只可調電阻器R（100Q）,。

　　SN3910的溫度補償起始點及輸出電流下降的斜率,，可通過R、R來設定,。溫度補償?shù)脑砣缦拢菏紫扔蒃引腳提供1.2V的基準電壓U,，然后經(jīng)過電阻分壓器RT1I、R接地,。將電阻分壓器的中點接LD引腳,，設其電壓為有關系式：

　　分析（1）式和（2）式可知，當環(huán)境溫度T升高時,，R,。的電阻值迅速減小。

　　一旦U<0.24V,，就啟動溫度補償功能,，立即通過SN3910的內部電路使輸出峰值電流減小，平均值電流也隨之減小,，從而達到了溫度補償目的,。