有人可以解释“恒流”电路吗?
- 什么时候需要?
- 没有一个会发生什么?
- 这种电路最简单的版本是什么?
我在 ebay 上买了一些 20W 的 LED,打算做一个自行车灯。“很简单,”我想,“LED 和我的笔记本电脑电池都是 11Vdc,所以我将它们连接起来。”
我实际上并没有尝试过,但一位 EE 朋友建议如果我这样做,它会消耗太多电流并烧毁 - 但他不知道为什么;他不做电力电子。
有人可以解释“恒流”电路吗?
我在 ebay 上买了一些 20W 的 LED,打算做一个自行车灯。“很简单,”我想,“LED 和我的笔记本电脑电池都是 11Vdc,所以我将它们连接起来。”
我实际上并没有尝试过,但一位 EE 朋友建议如果我这样做,它会消耗太多电流并烧毁 - 但他不知道为什么;他不做电力电子。
大多数 LED 控制电路只有一个串联电阻来控制 LED 电流。如果电源电压或多或少是恒定的,这是可以的,但电压会发生变化,LED 电流和亮度也会发生变化。如果你想要恒定的亮度,你也想要恒定的电流。这意味着串联电阻必须随电源电压而变化。这是最简单的电路:

这是一个尺寸为 1mA 的恒流源,对于您的应用来说太小了,但原理保持不变。晶体管的基极-发射极电压为 0.6V,因此齐纳二极管在晶体管的基极仍然为电阻器提供 5V 电压。.
如果你的 LED 是 20W @ 11V 那么你需要 1.8A 的电流,所以我会计算这个值的其他组件。用 3 x 1N4148 替换齐纳二极管,这会在 R1 上产生 0.6V 的压降(三个二极管,因为我们将使用达林顿管,基极和发射极之间有 2 x 0.6V)。.
该TIP125达林顿晶体管有一个1000,R2 应该是.
自从因为晶体管是 2V,而 R1 上还有 0.6V 的额外压降,你需要一个 14V 的电源来确保有足够的余量供 LED 使用!
达林顿将消散,因此您必须将其安装在散热器上。
关于电流源的说明:
电流源是电压源的对偶,比较常见;我们一直在电源中使用它们。这种二元性意味着某些参数彼此相反。
无论负载如何,电压源都会尝试保持其输出电压恒定,而电流源将保持输出电流恒定而不管负载如何。这意味着对于电流源,输出电压会发生变化,就像对于电压源,电流将是可变的。
理想电压源将具有零输出阻抗,理想电流源将具有无限输出阻抗。虽然理想电压源不应短路,因为电流将无限大,但理想电流源不应开路,因为确定设定电流的电压将无限大。
P = V * I。对于 LED,P = 20 W,V = 11 V,因此 I = 1.82 A。
要正确驱动 LED,您需要将电流限制为 1.82 A。(您还需要提供足够的散热,因为 20 W 是大量耗散的功率,并且大部分将以热量的形式出现!!! ! .... 但那是另一回事)
使用 PN 结的二极管具有正向压降,在您的情况下该压降为 11 V。当参考二极管数据表时,它们将包含 VI 曲线,这将与给定电压下流过多少电流有关。当您检查这条曲线时,您会注意到对于给定的电压降,电流趋向于无穷大。如果你允许这种情况发生,你的二极管就会烧坏。
限制电流的最简单方法是使用电阻器。V = I * R。对于给定的电压降,固定电阻器会将电流限制在固定量。
假设您有一个 18 V 电池和一个 11 V LED,则需要在电阻上降低 7 V 的差异。这是固定的。所需的电流也是固定的,为 1.82 A。重新排列方程式,您会得到 R = V / I => R = 3.8 ohm。该电阻器的额定功率至少需要为 12 W。这是一个会变热的大电阻器!!!!
这就引出了第二个问题——热量。总共耗散 32 W,您将需要一些严重的散热。
您可能可以取消电阻并用基于晶体管和/或 MOSFET 的受控电流电路代替它,但我将把它留给其他人来回答。根据电路设计,同样的散热问题可能仍然存在!!!
我知道你提到你有一个 11 V 电池和一个 11 V LED。除非 LED 内置了限流电路,或者电池有,否则在没有升压转换器的情况下,很难在相同的电压下(取决于二极管的 VI 曲线)驱动它。
当您使用非线性功率设备时,例如 LED。其他值得注意的例子是气体放电灯和激光器。
有东西燃烧或爆炸。LED或电源。或两者 :-)
对于 20W 来说,唯一合理的解决方案是恒流 DC-DC 电路,但这并不简单。最简单的解决方案是具有强大 BJT 晶体管的线性稳压器,但这会散发至少 10W 的热量。简单的电阻不会给你线性电流,但在低功率情况下是可以接受的(比如说 0.1W)。
如果您想要一个简单的恒流 LED 驱动器,在 All About Circuits 上我们一直在设计一个。
但是,它的额定功率仅为 1W。您可能需要升级 FET 和驱动器以使其以 20W 运行,FET 还需要散热,您可能需要更大的电感器。