การวิเคราะห์วงจร LED ซีรี่ส์กับวงจรขับแบบขนาน

ใน ไฟ LEDการออกแบบ การเลือกวงจรขับจะกำหนดความสม่ำเสมอของความสว่าง ความเสถียรในการทำงาน และอายุการใช้งานโดยรวมโดยตรง การกำหนดค่าแบบอนุกรมและแบบขนานเป็นสองแนวทางพื้นฐานที่สุดในการขับเคลื่อน LED แม้ว่าหลักการเหล่านี้อาจดูตรงไปตรงมา แต่แต่ละหลักการก็มาพร้อมกับข้อดีและข้อจำกัดที่แตกต่างกัน บทความนี้จะตรวจสอบความแตกต่างของ LED Series และ Parallelวงจรขับ จากมุมมองสามประการ-หลักการทำงาน คุณลักษณะสำคัญ และความท้าทายด้านการออกแบบ- ที่ให้แนวทางที่ชัดเจนแก่วิศวกรในการคัดเลือก

1. การกำหนดค่าซีรีย์ LED

ในการกำหนดค่าแบบอนุกรม จำนวน LED จะถูกจำกัดโดยแรงดันเอาต์พุตสูงสุดของไดรเวอร์ ตัวอย่างเช่น หากแรงดันไฟฟ้าสูงสุดคือ 40V จำนวนไฟ LED ที่สามารถเชื่อมต่อแบบอนุกรมได้จะขึ้นอยู่กับแรงดันไฟไปข้างหน้าของไฟ LED สีขาวแต่ละดวง โดยปกติแล้ว จะสามารถขับไฟ LED สีขาวได้ประมาณ 10 ถึง 13 ดวงในซีรีย์

กระแสไฟขับมักจะอยู่ระหว่าง 10 mA ถึง 350 mA ในการทำงานต่อเนื่อง ข้อได้เปรียบที่สำคัญประการหนึ่งของการกำหนดค่านี้คือ LED ทั้งหมดในซีรีส์สตริงใช้กระแสไฟเดียวกัน ทำให้ทั้งเชนสามารถจ่ายไฟผ่านเส้นทางกระแสเดียวได้

ข้อเสีย

เมื่อพื้นที่ PCB มีจำกัด-โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการออกแบบ-พลังงานสูง- ความหนาแน่นกระแสในรอยทองแดงอาจกลายเป็นปัญหาร้ายแรงได้ นอกจากนี้ หากไฟ LED สีขาวดวงเดียวล้มเหลวในสายอนุกรม ไฟ LED ทั้งหมดจะดับลง

จากมุมมองของการออกแบบ ถ้ามีไฟ LED สีขาว n ดวงต่ออนุกรมกัน แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายจะต้องเพิ่มเป็น n × VF ซึ่งจำเป็นต้องมีโทโพโลยีตัวแปลงแบบบูสต์ (ขั้น-) ด้วยการใช้ตัวเหนี่ยวนำ สามารถควบคุมทางลาดกระแสได้อย่างแม่นยำ ซึ่งช่วยจำกัดกระแสชั่วคราวที่ไม่สามารถควบคุมได้ และลด EMI โทโพโลยีบูสต์ทั่วไปจะแสดงในรูปที่ 1

2. การกำหนดค่า LED แบบขนาน

ในการกำหนดค่าแบบขนาน จำนวนไฟ LED สีขาวในอาเรย์ที่กำหนดจะถูกจำกัดด้วยความสามารถของแพ็คเกจไดรเวอร์และพินของตัวเชื่อมต่อที่มีอยู่ นอกจากนี้ LED แต่ละตัวจะต้องได้รับการควบคุมกระแสไฟแยกกัน-เพื่อให้แน่ใจว่ากระแสไฟตรงกันทั่วทั้งอาเรย์ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับประสิทธิภาพที่สม่ำเสมอในการใช้งานเฉพาะ

ในทางปฏิบัติ กระแสไฟที่ไม่ตรงกันมากกว่า 10% ระหว่าง LED สีขาวสองดวงอาจทำให้คุณภาพของภาพของ LCD สีลดลงอย่างเห็นได้ชัดเมื่อใช้ LED เป็นแหล่งแสงพื้นหลัง

ข้อดีอีกประการหนึ่งของการกำหนดค่าแบบขนานคือสามารถใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีปั๊มชาร์จได้ เมื่อใช้ตัวเก็บประจุแบบเซรามิกสองตัว พลังงานสามารถถ่ายโอนจากแบตเตอรี่ไปยังอาร์เรย์ LED สีขาวได้ แผนภาพบล็อกของไดรเวอร์ LED แบบปั๊มชาร์จจะแสดงอยู่ในรูปที่ 2 ด้วยการออกแบบแหล่งจ่ายกระแสไฟ-ที่ได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสม ไดรเวอร์ประเภทนี้สามารถควบคุมกระแสไฟ LED โดยไม่ขึ้นกับความแปรผันของแรงดันไปข้างหน้าและแหล่งจ่ายอินพุต ทำให้มั่นใจได้ถึงการส่องสว่างที่เสถียรและสม่ำเสมอ

3. การเปรียบเทียบ LED Series และวงจรขับแบบขนาน

สำหรับการออกแบบไดรเวอร์ LED โดยทั่วไปจะพิจารณาโทโพโลยีหลักสองประการ: บูสต์คอนเวอร์เตอร์และปั๊มชาร์จ กุญแจสำคัญในการเลือกระหว่างปัจจัยเหล่านี้อยู่ที่การประเมินปัจจัยการออกแบบที่เกี่ยวข้องทั้งหมดสำหรับแอปพลิเคชันที่กำหนด

พารามิเตอร์ที่สำคัญอย่างหนึ่งในไดรเวอร์ LED สีขาวที่ใช้ปั๊มชาร์จคือสัญญาณรบกวน เนื่องจากตัวเก็บประจุชาร์จและคายประจุอย่างต่อเนื่อง ปั๊มชาร์จจึงมีแนวโน้มที่จะสร้างกระแสไฟกระชากขนาดใหญ่ ซึ่งอาจทำให้เกิดเสียงรบกวนเข้าสู่ระบบได้ เพื่อลดผลกระทบนี้ จำเป็นต้องมีการกรองอินพุตประสิทธิภาพสูง-

ในทางตรงกันข้าม บูสต์คอนเวอร์เตอร์ที่ใช้ตัวเหนี่ยวนำ-สามารถสร้างสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ได้เนื่องจากมีตัวเหนี่ยวนำ ในหลายกรณี การปรับความถี่ในการสวิตชิ่งสามารถช่วยลดการรบกวนได้ แม้ว่าความถี่ที่เหมาะสมที่สุดจะขึ้นอยู่กับสภาพการทำงานของคอนเวอร์เตอร์ก็ตาม

บทสรุป

ไม่มีตัวเลือกที่ "ดีกว่า" อย่างแน่นอนระหว่างการกำหนดค่าแบบอนุกรมและแบบขนาน- โซลูชันที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับการใช้งานเฉพาะและข้อกำหนดการออกแบบ

การกำหนดค่าซีรีส์มีความเป็นเลิศในด้านความสอดคล้องในปัจจุบันและความสามารถในการควบคุม EMI ทำให้-เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันระบบแสงสว่างระดับกลาง- ถึงสูง-ที่ต้องการความสม่ำเสมอสูง ในทางกลับกัน การกำหนดค่าแบบขนานมีข้อได้เปรียบ เช่น การทำงานด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำ- ความทนทานต่อข้อผิดพลาดที่ดีกว่า และขนาดที่กะทัดรัด ทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคและอุปกรณ์พกพามากขึ้น

ความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับคุณลักษณะหลักของโทโพโลยีทั้งสอง-รวมกับข้อจำกัดทางวิศวกรรมในทางปฏิบัติ-ทำให้นักออกแบบสามารถพัฒนา-ผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงที่มีความสมดุลที่เหมาะสมระหว่างประสิทธิภาพและต้นทุน