20W LED的恒定电流

有人可以解释“恒定电流”电路吗？

1. 什么时候有必要？
2. 没有一个人会发生什么？
3. 这种电路最简单的版本是什么？

我在ebay上买了一些20W LED灯，打算做自行车灯。“很简单，”我想，“ LED和笔记本电池均为11Vdc，因此我将它们连接起来。”

我实际上还没有尝试过，但是一位EE朋友建议如果这样做，将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，则可以，但电压会变化，LED电流和发光度也会变化。如果要保持恒定的亮度，还需要恒定的电流。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：

这是一个恒定电流源，尺寸为1mA，对于您的应用来说太小了，但是原理保持不变。晶体管的基极-发射极电压为0.6V，因此，考虑到齐纳二极管之间的压降为5.6V，$V_+$ 晶体管的基极仍然为电阻提供5V的电压。 $\dfrac{5V}{5k\Omega} = 1mA$。

如果您的LED是20W @ 11V，那么您需要1.8A的电流，因此我将计算该值的其他分量。将齐纳二极管替换为3 x 1N4148，这会为您在R1上提供0.6V的压降（三个二极管，因为我们将使用达林顿二极管，其基极和发射极之间具有2 x 0.6V）。$R1 = \dfrac{0.6V}{1.8A} = 0.33\Omega / 1W$。
所述TIP125达林顿晶体管具有$H_{FE}$ 的1000，R2应该是 $\dfrac{10V}{1.8A / 1000} = 5k\Omega$。
以来$V_{CE(SAT)}$因为晶体管为2V，并且在R1上有0.6V的额外压降，则需要14V电源以确保有足够的LED余量！
达灵顿将消散$2V \times 1.8A = 3.6W$，因此您必须将其安装在散热器上。

关于电流源的注释：
电流源是电压源的双倍，这是比较常见的；我们一直在电源中使用它们。这种对偶性意味着某些参数是彼此相反的。
不管负载如何，电压源都将尝试保持其输出电压恒定，而无论负载如何，电流源都将保持输出电流恒定。这意味着对于电流源，输出电压将变化，就像对于电压源，电流将是可变的。
理想的电压源将具有零输出阻抗，理想的电流源将具有无限的输出阻抗。尽管理想的电压源绝不能因电流无限大而短路，但理想的电流源绝不应该断开，因为确定设定电流的电压将无限大。

P = V *I。在您的LED情况下，P = 20 W，V = 11 V，因此I = 1.82A。

要正确地驱动LED，您需要将电流限制为1.82A。（您还需要提供足够的散热，因为20 W是耗散的大量功率，并且大多数形式为热量！！！ ！....但这是另一回事）

使用PN结的二极管具有正向压降，在这种情况下，压降为11V。当参考二极管数据手册时，它们将包含VI曲线，这将关系到给定电压下流过多少电流。当您检查该曲线时，您会注意到，对于给定的电压降，电流趋于无限大。如果您允许这种情况发生，则二极管将完全烧毁。

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为固定值。

假设您有一个18 V的电池和一个11 V的LED，则需要在电阻两端压降7V。这是固定的。同样，所需的电流为1.82 A，也是固定的。重新排列等式，您会得到R = V / I => R = 3.8 ohm。该电阻必须至少额定为12W。这是一个很大的电阻，会变热！！！

带来第二个问题-热量。总耗散32 W功率，您将需要进行一些严重的散热。

您可能可以取消该电阻，而将其替换为基于晶体管和MOSFET的受控电流电路，但我将其留给其他人来回答。取决于电路设计，仍然可能存在相同的散热问题！

我知道您提到您有一个11 V电池和一个11 V LED。除非LED内置电流限制电路或电池，否则在没有升压转换器的情况下，将很难以相同的电压（取决于二极管的VI曲线）驱动它。

1. 当您使用非线性电源设备时，例如LED。其他值得注意的例子是气体放电灯和激光器。

2. 灼伤或爆炸。LED或电源。或两者 ：-）

3. 对于20W，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使用具有强大BJT晶体管的线性稳压器，但这将至少耗散10W的热量。简单的电阻器不会给您线性电流，但是在低功率情况下（例如0.1W）是可以接受的。

如果您想要一个简单的恒流LED驱动器，则在All About Circuits中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的功率运行，FET还需要散热，并且可能需要更大的电感器。

广告。1）每当您使用电源指示灯并且不希望它们燃烧时。

广告。2）关键是热电流的相互依赖。简而言之，当二极管发热时，其动态电阻减小，这导致电流进一步增加。有点连锁反应。因此，如果您无法散发所有热量，则您的LED很容易燃烧。

从最终用户的角度来看，另一件事是LED发出的光量与电流成正比，并且电流-电压相关性是高度非线性的。因此，通过控制电压来精确地控制亮度要困难得多。

广告。3）最简单但效率不高的方法是连接一个串联电阻，该电阻将补偿LED的一些负热电流依赖性。这是因为对于电阻器，这种依赖性在方向上相反（但在形状上却相反）。因此，您实际上不会有恒定电流，但是您的LED会更安全。对于基本测试，您还可以在其中添加一个保险丝以保护您的LED。