干货分享 | 为什么使用双极性晶体管驱动功率LED?
来源:安世半导体 发布时间:2023-02-09 分享至微信

大功率 LED 灯串(例如汽车前灯中用的灯串)要求电流恒定,也就是无论环境温度和输入电压如何波动变化,电流都保持稳定。电流稳定可以确保 LED 灯串的亮度水平恒定,有助于延长其工作寿命。驱动功率 LED 有几种解决方案。较完善的分立式方案是将精密并联稳压器和功率双极性晶体管组合,采用电流吸收器配置。

ㅿ 分立式LED驱动电路图

在升压转换器的输出级使用线性调节,可将 24 V 电源电压转换为 72 V,为两个并联的 LED 灯串提供所需的高电压。两个并联的 100 V NPN 晶体管的基极端子使用可调精度并联稳压器控制,使其在线性区域内工作。反馈回路中的电阻决定负载电流的大小,因此最亮工作模式下的总电流消耗为 1 A。

使用 BJT 稳定可靠地工作

通过使用红外摄像机检查电路(图2),可以看到即使在最亮设置下,BJT 的温度也远远低于最大允许上限。与集成式解决方案相比,这种分立式方案还为 PCB 上的散热管理提供了更多的灵活性。当输入电压波动为 1 V 时,LED 灯串的亮度和温度不会发生变化,表明该解决方案具有稳健性。即使环境温度攀升到 50℃,电路仍能可靠运行。

ㅿ PCB和使用红外摄像机得到的热图像

采用DPAK封装,热性能出色

Nexperia(安世半导体)的 MJD 系列功率双极性晶体管采用 DPAK 封装,具有出色的热功耗,非常适合此应用。该解决方案使用两个符合汽车标准的 MJD31C 大功率 100 V 3 A NPN 双极晶体管,但对于需要更精密线性稳压器的应用,则可用增益更高的 MJD31CH-Q 替代 MJD31CA。

这些器件的基极电流均由 TLVH431 A 级精密并联稳压器控制,最大灌电流达到 70 mA。在输出级进行线性调节的另一个优点是不会引入额外的电磁干扰(EMI),这也是汽车环境中的一个关键考虑因素。

可持续运行

在大功率 LED 灯串中实现稳健持续运行,要求无论温度和输入电压如何波动变化,电流都能保持稳定。分立式高电压电流吸收器拓扑使用 Nexperia(安世半导体)的 MJD 系列功率双极性晶体管以及精密 TLVH 并联稳压器,以高性价比的简单解决方案来确保 LED 亮度恒定。

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关于作者

Nima Lotfi

Nima 在汉堡工业大学取得电气工程硕士学位后,在Nexperia(安世半导体)实习了一年,目前在该公司担任应用工程师。目前,他专注于功率分立器件领域,特别是双极性功率方面。

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2021-07-30

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Nexperia (安世半导体)

Nexperia(安世半导体),作为生产大批量基础半导体二极管件的专家,其产品广泛应用于全球各类电子设计。公司丰富的产品组合包括二极管、双极性晶体管、ESD保护二极管件、MOSFET二极管件、氮化镓场效应晶体管(GaN FET)以及模拟IC和逻辑IC。Nexperia 总部位于荷兰奈梅亨,每年可交付1000多亿件产品,产品符合汽车行业的严苛标准。其产品在效率(如工艺、尺寸、功率及性能)方面获得行业广泛认可,拥有先进的小尺寸封装技术,可有效节省功耗及空间。

凭借几十年来的专业经验,Nexperia持续不断地为全球各地的优质企业提供高效的产品及服务,并在亚洲、欧洲和美国拥有超过14,000名员工。Nexperia是闻泰科技股份有限公司(600745.SS)的子公司,拥有庞大的知识产权组合,并获得了IATF 16949、ISO 9001、ISO 14001和ISO 45001认证。

Nexperia:效率致胜。

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