我们在做一些电子产品的时候,经常会涉及到一些直流供电方式,比如想点亮几个发光二极管,是用电池、还是220V市电,或者电压太低,不够怎么办,到底该怎么确定电源方案?
这和这个LED使用的场景、要求、成本都有关系,这个LED是在220V的排插里,或者是在某个电池供电的电路上,使用的方法都可能不一样。
那下面说一下几种常见的电源驱动方式:
将220V交流直接转成低压直流,这种方法效率高、电流大。
这是电蚊拍上用的AC-DC开关电源
这是很常见的一种方法,因为只是把灯点亮,电流非常小,对于一些消费类低端产品,很多厂家就会把开关电源做的非常简单低成本。但总的来说电流可以做的较大,有一定成本,相对安全。
利用电容,直接接在220V电中,,将220V交流电先降压,再用二极管整流滤波后给负载(led)使用。
非常低成本的方法。
降压电容C1一般还要并一个泄放电阻以保证断电后的安全,不同降压电容对应的泄放电阻不一样,一般电容越大,残留电荷多,电阻就要选小来。
优点:非常简单,成本低
缺点:电流很小,不稳定,效果也差,而且不安全,这一类方案在很多低端小家电甚至玩具用的多。
电荷泵是一种DC-DC转换器,利用”电容器“作为储能元件,通过开关矩阵来对电容充电,放电,并串联输入电源后以实现2倍以上的升压。
例:有一些高亮度的白色led灯(手机闪光灯),需要高电压来驱动,但因为设备使用的低电压供电,比如电池是3.7V,这个时候为了驱动LED,就会使用到”电荷泵“升压电路将电池升压到5V甚至更高。
原理:
常用于需要电压升压或反相的应用场景,如LCD偏置电源、电池充电、LED背光等。
相比传统的电感、变压器式DC-DC转换器,电荷泵不需要电感,简单,用集成电路内部就能实现,具有更高的效率和更小的体积,但输出电流相对较小非常多且可能不稳定(对电流要求高的场景还要加恒流偏置电路),所以使用场景有限。
硬件工程师最常用的mx232接口芯片其实内部就是一个电荷泵,它将常规的电压升到了12V。当然MX232本身不是电荷泵芯片,只是因为有这功能才可以实现232的电平转换以匹配(如5V转到15V)。
和前面提到的电容降压、电荷泵不一样,电感的储能作用决定它不能像电容一样降压使用,但是可以实现升压、降压用于大功率大电流的场景。
DC-DC电感降压(BUCK)电路模型
DC-DC电感升压(Boost)电路模型
DCDC变换在硬件产品上给芯片供电的应用非常广泛。
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