小巧且具備較寬輸入電壓的LM2842令LED照明如虎添翼

摘要：LED照明系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)輸入是12V或24V的交流或直流系統(tǒng)，LED驅(qū)動的散熱通常需要5V直流。理想的狀況是能夠有一種方案將范圍較寬的輸入電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)化，提供5v％壓，同時占據(jù)空間很小，LM2842／LM2841就提供了這樣的案例。

關(guān)鍵詞：HBLED；照明；驅(qū)動；熱管理

DOI：10.3969／i.issn.1005-5517.2010.03.003

大多數(shù)人都相信高亮度LED(HBLBD)將是照明最終的明智選擇。HBLBD的制造商大幅度地提高產(chǎn)品的每瓦流明數(shù)，不斷地改進(jìn)產(chǎn)品能效，這也使得HBLBD越來越受歡迎。相信不久之后，LED的每瓦流明數(shù)將大大超過現(xiàn)在的熒光燈水平。

LED照明首先主要應(yīng)用于替換低電壓射燈和軌道燈這兩個領(lǐng)域。包括替換原有的標(biāo)準(zhǔn)尺寸燈具，例如：MRl6、PAR20、PAl~5、PAR30和PAP~8。美國國家半導(dǎo)體(NS公司)已經(jīng)提供了多種解決方案用于美化LBD，使其適用于這些場合，包括LM342x和LM340X系列LED驅(qū)動。但是不管這些LBD是如何驅(qū)動的，他們都面臨一個共同的問題：如何散熱。對于這些小尺寸封裝來說，單純依靠空氣自由流動來發(fā)揮作用的散熱片往往是不夠的。這使得設(shè)計者必須考慮添加某些能夠強(qiáng)制空氣流動的固定裝置。針對這種尺寸的裝置，最常見的辦法是利用直流電扇，或者采用Nuventix公司的srnjet作為更加精細(xì)和耐用的解決方案。風(fēng)扇往往更加省錢，可以在sv或12V的直流電壓上工作，但是卻不容易嵌入到照明裝置中，同時風(fēng)扇的使用壽命頂多也是上萬小時。另一方面，Synjet是為了這些照明裝置組合安裝而專門設(shè)計的，工作電壓是5v直流，并且使用壽命可以長達(dá)10萬小時。

這些系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)輸入可以是直流或交流系統(tǒng)。12V和24V交流系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于低電壓照明系統(tǒng)，同時12V和24V直流系統(tǒng)正在逐步推廣，并日益普及。由于12V系統(tǒng)非常常見，所以要設(shè)計并驅(qū)動一個5V的冷卻系統(tǒng)并不困難。但正是由于存在這么多系統(tǒng)，輸入電壓的分布范圍將十分廣泛，尤其是對于交流輸入來說，理想狀況就是能夠有一種解決方案將范圍較寬的輸入電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)化，進(jìn)而提供5v電壓，同時占據(jù)空間很小，能夠很輕易地嵌入到照明裝置中。幸運的是對于小型裝置來說，LM2842能夠很好地實現(xiàn)上述要求，相似型號的LM2841也同樣可以做到。

直流輸入系統(tǒng)可以作為變壓器將較寬的輸入電壓直接轉(zhuǎn)化為5v，而這也是最為容易和簡便的解決方案。典型的解決方案包括風(fēng)扇和Synjet所需的驅(qū)動電流介于100～600mAWr案。LM2841能夠為小型冷卻系統(tǒng)提供、300mA的電流，LM2842能夠為體積更大、功率更強(qiáng)的冷卻系統(tǒng)提供高達(dá)600mA的電流。圖1給出的LM2842設(shè)計輸入電壓為12v直流或者24v直流，可以提供必需的5v電壓。整個方案可以提供高達(dá)600mA的電流，卻只占用了大約1／4的PCB(印制電路板)面積，從而使得它可以很容易地嵌入任何改進(jìn)裝置之中。LM2841基于完全一樣的設(shè)計，專門針對較低的電流應(yīng)用，同時還允許使用小型的物理電感，從而占用更小的空間。

然而，正如上文所述，眾多12V交流和24V交流系統(tǒng)正在廣泛使用、人們更希望它們在改進(jìn)之后能夠繼續(xù)發(fā)揮作用，而不是直接用更先進(jìn)的直流系統(tǒng)將其徹底取代。這意味著設(shè)計方案中必須考慮較寬的輸入電壓范圍。為達(dá)到這一目的，可以簡單地利用橋接整流器和大量輸入電容組成原始的AC-Dc整流器。考慮到線路容許偏差，24V交流系統(tǒng)能夠提供的峰值電壓將是40V。但如果將輸入電容最小化，那么輸入電壓將跌至10～12V。LM2841和LM2842允許輸入電壓在較大范圍內(nèi)變動，可以提供足夠的電源拒絕(rejection)，并確保輸出電壓精確地穩(wěn)定在5v。圖2和圖3分別給出了12V交流和24V交流系統(tǒng)的電路圖。

這里有幾點需要注意。24V交流輸入具有較高的RMS電壓，使得LM2842的電流會偏小。它還有較高的峰值。出于這些原因，LM2842可以采用一個較小的輸入電容來維持合理的運行輸入電壓。同時需要注意的是，圖2和圖3中的電路是針對600mA的完整輸出電壓而設(shè)計的。正因為如此，顯而易見的是如果冷卻系統(tǒng)使用較低的電流，那么可以用較小的輸入電容來進(jìn)一步縮減電路尺寸。例如，如果LM2842被替換為LM2841，最大輸出電流將是300mA，從而輸入電容可以減半。

如果您掌握了正確的驅(qū)動工具，LED的熱管理將不再成為難題。