LED电源老化测试用的缓启动恒流电子负载

2018-9-26 14:29:55

3014 三极管

　　摘要：设计实用于LED电源的，具有缓启动功能的恒流电子负载，利用负载接入端子V+.V-输入电压，经过稳压输出电路稳压后用于控制经典的模拟恒流负载电路，配合上简单的由RC 延时网络构成的上电延时启动电路.能使负载电流从0 mA缓慢上升至额定电流，再配合由双三极管及电阻电容构成的掉电快速放电电路，保证了下次启动时的延时效果.该设计的具有缓启动功能的恒流电子负载，无需外部供电，直接取电于负载接入电压，无需软件延时和其他硬件延时，实现无源软缓启动，成本低，可以串联和并联使用.在LED电源的老化测试中，替代电阻负载，模拟LED负载，保证LED电源测试无异常.
　　0引言
　　在LED 电源老化测试时，一般采用电阻负载进行老化测试，但对于电阻负载，有时会出现无法启动的现象，负载切换时电源有时会出现输出电压异常.为了适应LED 电源的测试需要，需设计出符合LED 电源特性的电子负载.为了满足LED 电源老化测试的需要，本文设计带缓启动的恒流电子负载，可以串联和并联使用，替代电阻负载，模拟LED 负载，保证电源输出电压在上升阶段无电流，确保LED电源测试无异常.
　　1 电路设计
　　如图1.图2所示，带缓启动的恒流电子负载包括负载接入端子V+,V-.稳压输出电路1.基准电压电路2.上电延时启动电路3.掉电快速放电电路4.模拟恒流负载电路5和防止极性接反的二极管D1,负载接入端子V+V-输入电压，经稳压输出电路1 提供稳压输出+VCC,经基准电压电路2提供稳定的2.5 V 基准电压，再经上电延时启动电路3控制模拟恒流负载电路5,使负载电流能从0 mA缓慢上升至额定电流，再配合掉电快速放电电路4,保证了断电后上电再启动的延时效果.

图2

　　上电延时启动电路3 包含电阻R2,R4 和电容C2,为简单的RC 延时网络.上电瞬间，电容C2 上的电压为零，模拟恒流负载电路5的负载电流为零，随后，电容C2上的电压缓慢增加至电阻R2,R4分压后的基准电压，使模拟恒流负载电路5的负载电流从0 mA缓慢上升至额定电流，满足LED负载特性.
　　掉电快速放电电路4包含电阻R3,R8,R9,R10.电容C7和NPN 三极管Q2,Q3.当模拟恒流负载电路5 接入端L1,L2 的输入电压V1 降低到一定值后（即当R10 /（R8 + R10 ）·V1<0.6 V时， V1<10 V），三极管Q3关断，三极管Q2导通，电容C2通过电阻R3快速放电，确保再次上电启动瞬间，电容C2上的电压为零，从而保证上电再启动时的延时效果.电容C7的作用是上电瞬间，使三极管Q3 截止，三极管Q2 导通，确保电容C2 维持低电压，以增强上电启动的延时作用，使软缓启动的功能得以进一步加强.
　　如图3所示，为掉电快速放电电路4增加稳压管D3的电路原理图，当模拟恒流负载电路接入端L1,L2的输入电压V1 降低到一定值后（即当R10 （R8 ） + R10 ·（V1-VF）<0.6 V 时，V1<10 V+VF），三极管Q3 关断，三极管Q2 导通，电容C2 通过电阻R3 快速放电，通过稳压管D3 可以改变将本文设计的缓启动恒流电子负载的线路板及功率器件封装成大功率电阻的形状，就构成带有极性的负载（V+,V-），该电子负载可以并联和串联使用，反接无效.可以根据需求设计成不同电流和功率的负载，方便负载的串并组合.

　　如图4所示，其中（a）为并联结构，（b）为串联结构，（c）为混合结构，E+,E-为LED电源输出电压的正负端.

　　2 结语
　　本文设计的具有缓启动功能的恒流电子负载，利用负载接入端子V+.V-输入电压，经过稳压输出电路稳压后用于控制经典的模拟恒流负载电路，配合上简单的由RC 延时网络构成的上电延时启动电路.能使负载电流从0 mA 缓慢上升至额定电流，再配合由双三极管及电阻电容构成的掉电快速放电电路，保证了下次启动时的延时效果.考虑到芯片的工作电压大于等于3 V,电子负载的工作电压要求小于等于5 V.
　　本文设计的具有缓启动功能的恒流电子负载，不仅无需外部供电，直接取电于负载接入电压，无需软件延时和其他硬件延时，实现无源软缓启动，成本低而且可以模拟LED负载，满足LED负载特性，即电源输出电压在上升阶段无电流的特点.