内容摘要： **提出了几种有代表性的实用led驱动电路方案，并对每一种驱动电路的工作原理，优缺点及适用范围进行了较详尽的论述。对led用户合理选用驱动电路有一定的指导作用。
**并附电压系数计算表、led恒流驱动器型谱图、恒流驱动器性能对比表、恒流驱动器接线图等图表4张。
一、概述。led是一种节能、环保、小尺寸、快速、多色彩、长寿命的新型光源。近年来国内许多厂家都在积极研发led新型灯具。
但是一个不容忽视的事实是与led灯配套的驱动器却没有及时跟上来，驱动电路性能不佳，故障率高，成了led推广应用的瓶颈，其中还有许多技术问题需要研究解决。
接触过led的人都知道：由于led正向伏安特性非常陡（正向动态电阻非常小），要给led供电就比较困难。不能像普通白炽灯一样，直接用电压源供电，否则电压波动稍增，电流就会增大到将led烧毁的程度。
为了稳住led的工作电流，保证led能正常可靠地工作，各种各样的led驱动电路就应运而生。最简单的是串联一只镇流电阻，而复杂的是用许多电子元件构成的“恒流驱动器”。
近两年来，我公司为解决研发led灯的需要，广开思路对各种可能有使用价值的led驱动电路，从简单到复杂，从小功率到大功率，从直流到交流，全面深入地进行了试验研究，从中提炼出了几种有代表性的驱动电路方案，经试用效果良好。下面逐一介绍，与同行作一次交流。
二、镇流电阻方案。
此方案的原理电路图见图1。
这是一种极其简单，自led面世以来至今还一直在用的经典电路。
led工作电流i按下式计算：
i与镇流电阻r成反比；当电源电压u上升时，r能限制i的过量增长，使i不超出led的允许范围。
此电路的优点是简单，成本低；缺点是电流稳定度不高；电阻发热消耗功率，导致用电效率低，仅适用于小功率led范围。
一般资料提供的镇流电阻r的计算公式是： (2)
按此公式计算出的r值仅满足了一个条件：工作电流i 。而对驱动电路另两个重要的性能指标：电流稳定度和用电效率，则全然没有顾及。因此用它设计出的电路，性能没***。
笔者摸索出一种新的设计计算方法，取名叫“电压系数法”。它是从电流稳定度和用电效率的要求出发，再计算出镇流电阻r和电源电压u的值。这样设计出来的电路，就能满足三个条件：
电流稳定度；用电效率η和工作电流i 。
电压系数法的内容如下：（公式中用到的符号见图1）
首先建立电压系数定义： （3） （电源电压与led工作电压之比）;
根据原始公式（1），经数学推导（过程省略）可得下列计算公式：
电流稳定度4） （假定）；
用电效率5）;
镇流电阻 r6）；
电源电压 u= （v7）
为简化计算，电流稳定度与用电效率两项的计算结果，已做成电压系数（k）计算表（见附表1）。据选定的k值，可快速查出对应的和η值。从表中数据看出：
随着k值的增加，电流稳定度增加，但用电效率则下降。因此设计选取k值时，应兼顾这两者的不同要求，取一个折中值。
电压系数法设计举例：
已知：led参数 =9v i=20 ma；开关稳压电源供电，较小，按＜5％考虑。
取k=1.3 （查电压系数计算表 ： 21.7％ η76.9％）
按（6）式：镇流电阻r=ω;取150
按（7）式：电源电压u= 11.7 v 取12v
电压系数法的核心是正确选择k值，笔者建议：用稳压电源供电，k值取1.3～1.4; 而电源电压波动较大的条件下，k值取1.5～1.6。
在实际应用中，单只小功率led仅能做信号灯。要想做成led灯具，有时要用到几十甚至数百只超高亮度小功率led，才能达到使用的要求。
为便于供电（高电压、小电流）或最好直接由市电～220v供电，通常将许多led串联后，再串一只镇流电阻组成一条支路，最后将若干条支路并联起来构成整个灯具电路（见图2右 ），这种接法简称为“串并”接法。此接法有一个明显的缺点是支路中的任一只led断路时，该支路所有led都不亮，故障影响面大。
一种经改进的“串并串”接法对这问题解决得较好（见图2左 ）。所谓“串并串”是先用少量led串联再串镇流电阻组成一条支路，再将若干条支路并联组成“支路组”，最后将若干“支路组”再串联构成整个灯具电路。此种接法不仅缩小了断一只led的故障影响面，而且将镇流电阻化整为零，将几只大功率电阻变成几十只小功率电阻，由集中安装变成分散安装，这样既利于电阻散热，又可以将灯具设计得更紧凑。
根据经验：支路串联led数不宜多，一般取3—6只；支路并联数不宜少，至少应大于5条。这样当1条支路断路时，其余4条支路电流都将增加25％，因此在选定led正常工作电流时要留出过载余量。
三、镇流电容方案。
此方案的原理电路见图3。
电路的工作是基于在交流电路中，电容存在容抗xc也有镇流作用的原理。
另外电容消耗无功功率，不发热；而电阻则消耗有功功率，会转化为热能耗散掉，所以镇流电容比镇流电阻，能节省一部分电能，并能设计成将led灯直接接到市电～220v上，使用更为方便。
此方案的优点是简单，成本低，供电方便；缺点是电流稳定度不高，效率也不高。仅适用于小功率led范围。当led的数量较多，串联后led支路电压较高的场合更为适用。
电路设计计算：
直流输出电压和支路镇流电阻r: 可按“电压系数法”的公式（7）和公式（6）计算。
直流输出电流： (n—支路数；0.8—安全系数 ) 8）
镇流电容容抗9） （近似估算）
电容 ：c = f10） （近似估算）
因电路输入侧是交流，输出侧经整流滤波成直流，很难计算。公式（10）计算出的c值精度很低，只能作为参考值，准确值只有通过试验来确定。
电容c1起滤波作用，这点非常重要。如果取消它，用示波器从r两端观察到led将会承受很高的尖峰电流，威胁led的使用安全。有了它可降低电流的峰值，提高平均值。
c1的值也是通过实验来确定：使峰值系数=
峰值与平均值之比）控制在1.2～1.3比较合适。
电阻r1是为限制合闸冲击电流而设置的，其值不宜大。
电阻r2、r3是电容c、c1的放电电阻。保证断电后，电容c、c1存储的电荷能迅速泄放掉，避免触及遭电击。
四、线性恒流驱动电路。
上面已经提到电阻、电容镇流电路的缺点是电流稳定度低（△i/i达±20～50％），用电效率也低（约50～70％），仅适用于小功率led灯。
为满足中、大功率led灯的供电需要，利用电子技术常见的电流负反馈原理，设计出许多恒流驱动电路。像直流恒压电源一样，按其调整管是工作**性，还是开关状态，恒流驱动电路也分成两类：线性恒流驱动电路和开关恒流驱动电路。
图4是最简单的两端线性恒流驱动电路。它借用三端集成稳压器lm337组成恒流电路，外围仅用两个元件：电流取样电阻r和抗干扰消振电容c 。
恒流值i由r值来确定：
1.25 v是lm337的基准电压。反过来，根据所要求的恒流值i，可计算电流取样电阻： （12）
lm337最大输出电流可达1.5 a ，工作压差≤40v，稳流精度高，可达±1～2％，内部设有过流、过热保护，使用安全可靠。
lm337工作**性状态，其功率损耗 p=i ，在恒流值i已定的情况下，只有降低工作压差才能降低功耗。合适的工作压差选择在4～8v范围。低于3v将不恒流了。
线性恒流驱动电路一般与直流开关稳压电源配合使用。电源稳压值按下式计算13)
n—led串联个数；
单只led正向工作电压；
恒流驱动电路额定工作压差，一般取6v计算。
用电效率14)
分析上式：降低及增加n，提高电源电压，才能提高效率。
如果直流电源采用负极接地（接机壳），集成块lm337可直接安装在机壳上，散热效果更好。
lm337最大输出电流1.5 a，为了得到比它更大的恒流值，可以有三种办法：
1． 将现有恒流电路多个并联使用，总恒流值等于各分路恒流值之和；
2． 在现有恒流电路的基础上，再增加一级电流放大（r2、vt）如图5。
3． 采用专门设计的大电流恒流驱动电路如图6。
大电流恒流驱动电路结构也很简单，仅由6只电子元件组成：三极管vt1、vt2；电阻r1、r2、r3和电容c1。为了得到较高的电流放大倍数和较大的输出电流，调整管vt2采用了达林顿管tip137（8a，100v，70w）。
电流取样电阻r1的值，可根据所要求的恒流值i来计算：
（15） —三极管vt1发射结电压，约0.6v。
电路工作原理也很简单：当因电源电压上升或led负载减少导致输出电流i上升时，电路发生以下调节作用：ii↓； 当输出电流i受扰下降时，调节作用相反。
正是这种电流负反馈作用，维持了输出电流i的基本恒定。
五、开关恒流驱动电路。
上述线性恒流驱动电路虽具有电路简单、元件少、成本低、恒流精度高、工作可靠等优点，但使用中也发现几点不足：
1. 调整管工作**性状态，工作时功耗高发热大（特别是工作压差过大时），不仅要求较大尺寸的散热器，而且降低了用电效率。
2. 电源电压要求按公式（13）与led工作电压严格匹配，不允许大范围改变。也就是说它对电源电压及led负载变化的适应性差。
3. 它仅能工作在降压状态，不能工作在升压状态。即电源电压必须高于led工作电压。
4. 供电不太方便，一般要配开关稳压电源，不能直接用～220v供电。
采用开关恒流驱动电路能较好地解决上述问题。
下面分别介绍几种开关恒流驱动电路实例，以加深对它们工作原理和特性的了解。
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