經典大功率LED散熱電路設計

admin @ 2014-03-19 , reply:0

概述
 LED的壽命與其PN結的溫度成反比。在一些空間比較有限的大功率LED燈具里,降低LED的溫升無法靠使用更大體積的散熱片來實現,比如軌道燈,使用直流電風扇強制散熱成了一種不得已而為之的選擇。……

 LED的壽命與其PN結的溫度成反比。在一些空間比較有限的大功率LED燈具里,降低LED的溫升無法靠使用更大體積的散熱片來實現,比如軌道燈,使用直流電風扇強制散熱成了一種不得已而為之的選擇。近年來隨著製造工藝的不斷提高,電風扇的壽命有所延長,甚至有的廠家聲稱電風扇的的壽命要比LED的壽命還長。但不管怎樣,靠機械式接觸的電風扇總讓人無法放心使用在可靠性要求很高的大功率LED燈具中,加入一個電風扇運行狀態監測電路,在風扇出現故障停轉時自動切斷主電路,保護LED不致於過熱損壞,這個思路可供評估。基於這種思路開發了一款散熱風扇檢測的電路。框圖如下:

  

  下面闡述這種思路的原理

  風扇的主要失效方式有斷路和堵轉。

  先來看看風扇工作時的波形:


  可以看出:風扇工作的波形是一連串交變波形,電容耦合整流濾波后輸出一個直流電壓值,根據這個電壓的有無,可以區別風扇工作是否正常。

  風扇從正常工作到堵轉的波形跳變見下圖。圖中黃色波形是風扇波形,紅色波形是電容耦合整流濾波后的直流電壓波形。這個直流電壓值有3伏以上的壓差,這個壓差加到比較器輸入端,就可以在比較器輸出端得到一個放大后的信號,去控制電子開關的開與關。

  風扇斷路時沒有交變波形輸出,耦合整流濾波后的直流電壓為零,上面的分析同樣適用。

  實際原理圖見下圖。圖中CON1的1-3PIN是LED恆流驅動器36V直流輸出端,2-4接LED的正負極。CON2接24V 1.5W直流電風扇。LED選用10串10並的50W光源。如果驅動電源盒光源參數不一樣,可以改變圖中R7及R71-R73值,並選用合適的電風扇。

  

  PCB圖及實物見下圖:

  

  本案中的開關管選用VSS=40V RDS(ON)=0.004歐ID=162A的MOS管IRF1404,用於控制3.3A100W的LED,可以不裝散熱片長時間連續工作。如果使用更高功率的LED可考慮選用更高規格的MOS管,或者在MOS管上加裝散熱片。




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