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从LED原理分析用恒流供电还是恒压供电
来源：转载
日期： 11:18:28
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[align=center]作者：茅于海 [/align]
[align=left] 现在有关这个问题有很多各种不同似是而非的说法，有人说：在LED伏安特性上，电压定了，电流也就定了。所以采用恒压和恒流效果是一样的。有人说LED并联时就应该采用恒压电源供电，而LED串联时就应该采用恒流电源供电；有人说，因为LED是恒流器件，所以要用恒流源供电；有人说，采用市电供电时就应该采用恒压电源供电，采用蓄电池供电时，就应该采用恒流电源供电。至于为什么这样要求，似乎谁也说不明白。[/align]
那么，到底是应该采用恒压电源，还是恒流电源供电呢？
首先来看一下LED到底是什么样的器件。因为LED的亮度是和它的正向电流成正比，而且一些LED的结构决定了它的散热也就是功耗。所以大多数LED会给出额定电流，例如Φ5为20mA，1W的为350mA等，但这并不等于LED只能工作于这些额定电流，更不意味着LED就是一个恒流器件。例如Cree的1瓦LED和3瓦LED是同一型号，电流从350mA加大到700mA，功率就从1W加大成3W，所以这个LED可以工作在350-700mA之间的任意值。
要深入了解这个问题首先要知道LED的伏安特性。
1. LED的伏安特性
LED的中文名字就是发光二极管，所以它本身就是一个二极管。它的伏安特性和一般的二极管伏安特性非常相似。只不过通常曲线很陡。例如一个20mA的草帽LED的伏安特性如图1所示。
[align=center]
图1. 小功率LED的伏安特性[/align]
假如用干电池或蓄电池供电，那么因为LED伏安特性的非线性，很小的电压变化就会引起很大的电流变化，上图中电源电压在3.3V时正向电流为20mA的LED，如果用3节干电池供电，新的电池电压超过1.5V，3节就是4.5V，LED的电流就会超过100mA，很快就会烧坏。
对于1W的大功率LED也是如此，图2是某公司1W的LED伏安特性，而一个12V蓄电池的电压，在充满电到快放完电的电压可以从14.5V降到10.5V。相差将近20％。从伏安特性上可以看出，电源电压的10％的变化（3.4V-3.1V），就会引起正向电流的3.5倍的变化（从350mA变到100mA）。
[align=center]
图2. 1W大功率LED的伏安特性[/align]
2．伏安特性的温度系数
[align=left] 到现在为止，还有很多人以为LED电压定了，电流也就定了，所以采用恒压和恒流是一样的。实际上，LED的伏安特性并不是固定的，而是随温度而变化的，所以电压定了，电流并不一定，而是随温度变化的。这是因为是LED是一个二极管，它的伏安特性具有负温度系数的特点。[/align]
[align=center]
图3. 伏安特性的温度特性[/align]
温度系数通常是-2mV/度（-1.5—2.5mV/°C）,也就是随着温度的升高，其伏安特性左移，假如所加的电压为恒定，那么显然电流会增加。而LED本身的效率很低，温升很高，加电以后，假如散热不好，其温度很容易上升到八、九十度以上。假定采用3.3V恒压源常温下工作在20mA，而温度升高到85度时，电流就会增加到35-37mA，而其亮度并不增加。电流增加只会使它的温升更高，这样就会增加光衰，降低寿命。
而且如果不用恒流源而用恒压源供电时，常温下工作在20mA时,到了-40度时,电流就会降低至8-10mA,亮度会降低。对于1W的大功率LED芯片，情况也是一样，而且由于功率大，散热更不容易，温升问题更加严重。
3. 用恒压电源以后能不能靠串联电阻来稳定电流？
串联电阻只有限流的作用，也就是如果电源电压比LED串联以后的电压还要高，那么就需要串联电阻来限流，以免损坏LED。但是如果想要用串联电阻来减小温度的影响，它的作用是很小的，这可以从伏安特性上看出，串联电阻以后的确可以减小温升带来的电流升高，电阻越大，电流随温度变化越小，但是只是减小，并不能消除。而且很明显，电阻将带来额外的功耗，使得LED的总体效率降低。假定所用的LED为1W的LED，其电流为0.35A。假定串联的电阻为100欧姆，所消耗的功率就高达12.25W显然是不能接受的，即使把电阻降低到10欧姆，其功耗仍然有1.225W。比LED本身的功耗还要大。为了减小这种功耗，就必须把电阻再减小。然而，减小电阻的结果是使得由温升所引起的电流变化还是照样加大。所以，串联电阻决不是一个好办法。
[align=center]
图4. 串联电阻只能减小温度的影响，而不能消除其影响[/align]
4．几个LED并联，能不能用恒压电源？
由于LED伏安特性的离散性，不但不同厂家生产的同样瓦数的LED伏安特性不一样，就是同一厂家生产的同一型号的LED其伏安特性也是不同的。
[align=center]
图5. 不同厂家和同一厂家生产的LED伏安特性的离散性[/align]
很明显，假如用恒压电源3.4V供电，显然流过每个LED的电流都不一样，每个LED的亮度也就不一样。所以不能采用恒压电源供电。
5. 多个LED并联后，采用恒压电源供电，能不能用不同的串联电阻来使电流平衡？
在常温下是可以的，但在温升以后就不能保持了。图6中就显示了这个问题，常温下的LED伏安特性以实线表示，两个LED的伏安特性在斜率上略有区别，在用恒压电源Vo供电时，选用不同的电阻，可以得到同样的正向电流Io。但是当温度升高时，其伏安特性左移，如虚线所示。因为还是原来的恒压和原来的电阻，此时的电流却变成了I1和I2。不等于原来的Io了。
[align=center]
图6. 串联电阻可以在常温下保持其电流不变，但在温升以后就不能保持电流平衡。[/align]
6. N个LED串联后，假如用恒压电源供电，其温度效应（由温升而引起的电流增加）将会扩大N倍， 这是因为所有LED串联以后相当于各个LED的伏安特性沿电压轴串联
[align=center][/align]
图6. 多个LED串联，相当于多个伏安特性在恒流点叠接，加电以后温度上升，所有伏安特性左移。
温升以后，N个伏安特性都左移，就使电流的增加也加大了N倍。如果采用恒流电源供电，那么温升以后，仍然能够保持电流恒定为Io。
综上所述，给LED供电，一定要采用恒流电源供电，电流恒定以后，不管温度怎么变化，伏安特性如何左移，电流都不变！结温也就不会恶性循环了！
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这是真正的恒流恒压，还是过流过压保护？如下图
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电源币：4 | 主题帖：30 | 回复帖：1
电源币：2 | 主题帖：0 | 回复帖：54
这是常规的一个稳压环和一个过流环。
电流达到过流环设定阀值之前，工作在稳压模式；
电流达到过流点是，工作在限流模式。
电源币：48 | 主题帖：19 | 回复帖：648
只是一个限流
电源币：4 | 主题帖：30 | 回复帖：1
还有就是，如果有了恒流控制电路，是真正的恒流而不是过流保护？对于led电路有必要再加一个电压控制电路吗？
电源币：3 | 主题帖：0 | 回复帖：152
众所周知，恒压和恒流两个模式在电源里是可以共存的，但两个模式不是同时达到的，有个过渡点。
限流和恒流的区别，好像没有一个标准的说法，我认作为为恒流应该具备：
1、恒流精度较高，输出电流基本不随电压、温度、时间而变化
2、可以长期工作在恒流模式
3、恒流工作电压范围大，比如输入较低到满输出电压，恒流电流基本不变，甚至可以短路仍然恒流。
4、恒流电流可调。
其中3和4不是必须的。
回到楼主的电路，可以看到，运放B是专门用于恒流/限流目的的，电流采样电压与基准分压后的电压做比较，运放B作为误差放大器，放大器有补偿、直流增益非常高、无稳态误差。因此，这是个恒压、恒流电源。
电源币：4 | 主题帖：30 | 回复帖：1
如果要改成pwm脉冲数字调节led灯亮度的电路改怎样改？各位有哪些思路啊？
电源币：3 | 主题帖：0 | 回复帖：152
可以考虑断开基准，从运放B的+输入引入（ADC）电压亮度控制信号。
电源币：4 | 主题帖：30 | 回复帖：1
我看国产的PT4107有pwm可调占空比数字脉冲调光输入端，可否在以上电路图基础上，直接将可调占空比的数字脉冲信号接上去？
电源币：3 | 主题帖：0 | 回复帖：152
粗看一眼，PT4107是个Buck恒流控制芯片，要自己配电路，电流控制大概通过RCS和LD端共同进行。
电源币：4 | 主题帖：30 | 回复帖：1
我总结了一下，要实现数字脉冲占空比调节led亮度，只有两种办法，第一就是led工作在脉冲电流下，通过开关管的通断时间来调节，第二就是led工作在恒直流下，通过改变基准点，不知道师兄认为我说得对不对？
电源币：3 | 主题帖：0 | 回复帖：152
是这样的。调节占宽比、调节恒流。
电源币：4 | 主题帖：30 | 回复帖：1
这里还有一个问题是，他专门多用了一组副边专门给电流电压控制回路供电，但是他们在调节占空比的同时，岂不是影响到了自身供电的稳定性，难道是因为这个电路的波动本来就不大即使调节占空比也是微调占空比，这样对其微弱的供电影响就忽略了，是这样理解的吗？
电源币：3 | 主题帖：0 | 回复帖：152
不是控制环路的基本可以忽略，就像电源电压变化对输出影响很小一样
电源币：4 | 主题帖：30 | 回复帖：1
意思是供电确实有变化，但不影响其输出，是吗？那何必要多加一组副边，都接到一组副边上，不行吗？
电源币：3 | 主题帖：0 | 回复帖：152
对。是不是独立绕组、不共地的？
电源币：4 | 主题帖：30 | 回复帖：1
是的，独立且不共地，就是上面那电路图
电源币：4 | 主题帖：30 | 回复帖：1
直接就工用一组副边有什么后果?
电源币：3 | 主题帖：0 | 回复帖：152
不是要求独立且不共地么？那就不能直接用，会造成短路。
电源币：4 | 主题帖：30 | 回复帖：1
他这样在右边接两个副边，给控制回路专供电肯定有好处，比如负载短路了，控制回路仍然能起到保护作用，我现在个有特别迷惑的问题是，假如我的基准是大幅度变化的（因为我是想做led调光的），他这里的专供的副边上的电压是否也会随着我的调节也大幅度的变化？求师兄继续指教。
电源币：3 | 主题帖：0 | 回复帖：152
我没太明白刚才的问题。简单说，
1、采样在主回路，主回路负载大幅度变化，则主回路电压变化很小，但此时辅回路电压会有较大变化。假设主回路的负载从轻到重，则主回路电压变化很小，但辅回路电压会上升较大。
2、采样在主回路，辅回路负载从轻到重，则主回路电压变化很小，但辅回路电压会下降较大。
电源币：4 | 主题帖：30 | 回复帖：1
那lymex兄你看下，顶上那个电路图，运放上负反馈的电容可以去掉吗？
电源币：3 | 主题帖：0 | 回复帖：152
电容不可以去掉短接。原因1，去掉后直流环路增益太小，造成稳态误差太大。原因2，这个电容引入一个零点-极点对，环路补偿用的，没有的话会振荡。有关这一点参考“第二类补偿放大器”。
电源币：4 | 主题帖：30 | 回复帖：1
我有个最大的疑惑是，干嘛在运放的负反馈加入一个电容，为什么这是必要的？我自己设计的话，我就会直接在运放负反馈上接个电阻而不要那个电容了，总之不清楚那个电容的作用还有取值。
电源币：2 | 主题帖：0 | 回复帖：54
电阻是比例环节，电容是积分环节，也就是常说的PI调节。仅有比例环节，动态特性太差。
电源币：4 | 主题帖：30 | 回复帖：1
那下图的这个运放的输出Vo与Vx，Ui的关系是什么？
电源币：2 | 主题帖：0 | 回复帖：54
你到论坛里，或者网上搜索一下，关于环路设计方面的资料，都有这些介绍，属于基础知识。
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请问一下驱动大功率LED用恒流源还是恒压源比较好呢？
&&未结帖(15)
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请有有没有人做过这类的电源呢？专门驱动LED的？？
应该有很多高手吧？&&能不能show一下呢？
模电，博大精深........
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现在已经有专用于驱动LED的开关电源芯片。
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恒流源,没做过
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有很多的专用驱动芯片
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见我的有关帖子
常解难题，爱摆弄机器的那种京籍湖湘子弟；
多年IT技术及管理人；
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回复6楼 你的什么有关帖子啊？？？&&能不能发来链接一下吖，因为大侠你的帖子那么多
模电，博大精深........
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恩，是的！·＃！＃＃
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用恒流源！
这样时间长了，对LED比较好！
天行健，君子以自强不息；地势坤，厚德方能载物!
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用恒流源！
这样时间长了，对LED比较好！
jepsun 发表于
时间长不长，也应该用恒流源，
用恒压源并不是时间长了对LED不好，而是时间根本长不了，也就几秒钟的事，LED就挂了。
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电源电压合适的话，倒也不至于几秒就挂，LED本身有一定电阻(动态电阻)，其伏安曲线并不是陡直的。
但LED和所有二极管一样，其正向压降随温度变化，温度升高PN结压降减小电流增大，这才是最重要的问题。
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电源电压合适的话，倒也不至于几秒就挂，LED本身有一定电阻(动态电阻)，其伏安曲线并不是陡直的。
但LED和所有二极管一样，其正向压降随温度变化，温度升高PN结压降减小电流增大，这才是最重要的问题。 ...
maychang 发表于
对，偶说的就是这个问题。
温度越高，正向压降越小，电流就越大，温度也就越高，如此正反馈，
虽然有体电阻的限制，但是电流上去了，温度也上去了，自然发光效率就下来了，发热会更严重，
之所以偶说几秒钟，而不是说瞬间，也是基于这个说的。
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哈哈！看你恒压源的电压高低，合适范围内也不见得就一定挂！
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用恒流恒压不是更稳当么& & 主要对30W以上的LED啊& &小功率的就比较要成本啊
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用恒流源！
这样时间长了，对LED比较好
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有没有图，说明一下啊
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有电路一起说明更直观！！
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恒功率源更好。
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恒流源&&要怎么做呢 类似模电里面那样用三极管搭么
&&一般的开关电源用431加光耦那种&&属于恒压源还是恒流源啊
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好资料，感谢楼主！@
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很好的东东
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好东西多谢分享！
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好东西要分享啊 ，，哈哈哈！
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恒压供电和恒流供电两者适用
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当前位置：&>>&&>>&&>>&LED电源恒流驱动与恒压驱动模式优缺点
&&& 在LED的设计研发过程中，工程师们在设计之初所要面临的选择，就是如何在恒流驱动和恒压驱动两个方案中选择最合适的一款。其实就LED电源的发展现状来看，这两种模式都是目前市面上比较常见的驱动方式，各自也有相应的优势和缺陷。本文今天将会就这两种LED电源的驱动模式来为各位工程师们进行一次优缺点盘点。
&&& 首先来看LED电源的恒压驱动模式，这种驱动方式能够在负载端对输出电压进行采样，线性反馈回路就是最典型的恒压控制应用，这一方法也是最早出现的LED驱动方式。当一款LED电源采用了恒压驱动模式时，其控制LED正向电流方法就是采用LED V-I曲线，利用一个电压电源和一个整流来确定产生预期正向电流所需要向LED提供的电压。
&&& 不过，在进行LED电源的恒压驱动设计过程中，其控制LED正向电流的方法也有一个明显的缺点，那就是LED正向电压的任何变化都会导致LED电流的变化。在面对这一问题时，目前比较常见的办法就是采用多支路均流技术，该技术可采用集成保持每路LED电流一致。这些三极管在相同温度环境下、相同工艺条件生产出来的13值一样，可以保证每路电流基本一样，其应用示意图如下图所示：
&&& 然而，LED个体之间的正向压降变化范围比较大，由VF-IF曲线可知，VF的微小变化会引起较大的IF变化，从而引起亮度的较大变化。所以采用恒压源驱动不能保证LED亮度的一致性，并且影响LED的可靠性、寿命和光衰。由于LED的光特性通常都描述为电流的函数而不是电压的函数，此时有公式：
&&& 通过对上文中的这一公式进行变形计算后可以得知，在LED驱动设计过程中，光通量，也就是通常所说的参数φV，其本身与IF的关系在电流大于10mA时近似线性，因此，相比较恒压驱动而言，在LED电源新产品的设计过程中，设计人员采用恒流源驱动可以更好地控制亮度。
&&& 下面就需要解释一下LED电源恒流驱动的相关概念了。恒流驱动在目前的电源研发和设计领域，通常会被应用在照明设备或者是的设计中，而这些方面需要恒流驱动的主要原因，就是在于恒流的方式能够避免避免驱动电流超出最大额定值，从而能够有效提升其可靠性，同时，恒流驱动的方式还能够确保LED达到预期亮度要求，并确保每个LED亮度、色度保持一致，并有效延长其使用寿命，这是恒压驱动方式所无法达到的。
&&& 在LED电源的设计过程中，恒流驱动的方式和恒压驱动的方式都各有优缺点，而实际上最理想的方法是综合两种方式。既要相对恒流，还要适当电压调整。既要监测负载电流变化状态，还需要监测负载电压情况。就目前LED电源设计的发展方向来看，在空间允许的场合，线路融合的智能化照明方案将会是未来LED驱动电源的设计主流方向。
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