LED燈具因具有節(jié)能省電、高效、環(huán)保、壽命長等優(yōu)點而被消費者心甘情愿去買單，但是這并不代表LED燈具沒有缺點。其實，大功率LED燈的散熱問題是阻礙LED照明行業(yè)發(fā)展的瓶頸。這個問題不得到解決，導致的其發(fā)光亮度減弱、使用壽命縮短。本文對LED驅動電路進行了過溫保護電路設計，從而降低了LED的光衰現象，并提高了LED的使用壽命。

1 LED過溫保護電路原理

1.1 集成電路

MBI1801是立即開關的驅動IC，也是專為高功率LED設計的驅動IC.MBI1801提供了一個恒電流輸出通道及高輸出電流能力，可通過一外接電阻（Rext）設定MBI1801電流，電流輸出范圍從50 mA~1 200 mA，用以控制LED的發(fā)光亮度，此外亦可通過輸入PWM 訊號控制LED明亮度。為確保應用產品的可靠度，MBI1801內建溫度感應器與過熱保護（TP，Thermal Protection）功能。溫度感應器可偵測MBI1801的溫度狀態(tài)；當MBI1801溫度超過165℃時，過熱保護功能會關閉電流，防止驅動器的溫度過高。MBI1801已在TO-265封裝體上增加散熱能力，以達到安全處理高輸出電流。

芯片特點：恒流輸出值不受輸出端負載電壓影響；大恒流輸出范圍值：1.2 A;利用一個外接電阻，可調整電流輸出值；內建過熱保護裝置；操作電壓：5 V;“無鉛環(huán)保”包裝，加置散熱片。

產品應用：高亮度LED照明；紅外線LED 攝影機。

1.2 電路工作原理

MBI1801 需要外設一個電阻（REXT）以確定LED預設電流，MBI1801所要使用的電阻此處用一個電位器POT1來替代，該電位器的標稱值計算方法為：

在一些常見的設計中REXT常用兩個電阻串聯進行分壓，從而得到過溫保護線路中的U1.此時的U1是一個定值，一旦確定R2的阻值，過溫保護電路只能設定一個過溫保護點，為了提高電路對外界環(huán)境的適應能力，可以將過溫保護點設置成可調節(jié)的溫度，于是此處選用一個電位器代替兩個串聯的電阻。

負溫度系數傳感器RT可接到LED 板上感測LED的溫度。當LED的溫度升高時，熱敏電阻的阻值會隨之降低，此時U2電壓也會隨之升高。當U2電壓超過U1的電壓值時，二極管VD2導通，U1的電位會被拉高，此時的LED電流計算公式為：

在式（1）、（2）、（3）中，UVD2為正向電壓，ILED為LED電流，UR-EXT為MBI1801 R-EXT 引腳的電壓。

LED電流會開始下降直到溫度平衡，反之亦然。

U1的電壓可以通過電位器設定，該電壓一旦確定，線路的啟動電壓也隨之而確定。

二極管VD2的作用在于當U2《U1時，U1不會受U2影響。如果VD2的正向電壓高就會產生額外的誤差，在此選擇正向壓降較小的肖特基二極管。

2 設計過程

2.1 定義負溫度系數熱敏電阻阻值變化曲線

負溫度系數熱敏電阻簡稱為NTC.使用溫度范圍：-40 ℃ ~125 ℃。電阻值隨溫度升高而變小。

100 kΩ負溫度系數熱敏電阻值對溫度的變化曲線如圖2所示。

2.2 確定電位器POT1

LED選用4串4并的連接方式，其輸入電壓為13.5 V，LED的電流為1.2 A.由于MBI801 R-EXT引腳的電壓UR-EXT等于1.251 V，因此MBI801所使用的電位器為

所以此處選擇1 kΩ的電位器。

2.3 確定電阻R2

在確定R2之前，必須先確定一個過溫度電路中的電壓U1，可調整電位器使其電壓值為1.025 V.假如過溫度保護點的溫度為85℃，當溫度超過85℃時，LED過溫保護電路開始工作，LED電流開始下降。從圖2負溫度系數電阻阻值對溫度的變化曲線上，可以找到溫度為85℃ 時對應的熱敏電阻的阻值為7.92 kΩ。U2=U1，可得R2的阻值為：

可以選擇R2=2 kΩ。

同理，在R2的阻值確定以后，由公式（4）可以得出過溫保護電路中U1的公式：

當LED工作的環(huán)境溫度發(fā)生變化時，如環(huán)境溫度較高，此時需要降低過溫保護點的溫度，可以通過調整電位器的電壓來實現。如將過溫保護電路的保護點溫度降低到80℃，此時在負溫度系數電阻阻值對溫度的變化曲線上對應的熱敏電阻的阻值為10 kΩ，可將其阻值代入公式計算出U1的電壓為：

通過調節(jié)電位器使其電壓值為0.85 V即可。

3 測試結果

LED選用4串4并的連接方式，其輸入電壓為13.5 V，將過溫保護電路的保護點溫度選擇到80℃，電位器POT1=1 kΩ，并調整電位器中間抽頭電壓為U1=0.85 V，沒有加過溫保護線路前LED的溫度變化見表1.

MBI1801搭配LED過溫保護線路以后LED電路板的溫度變化如表2所示。過溫保護線路元件數據如下：LED選用4串4并的連接方式，其輸入電壓為13.5 V，UDD =5.1 V，R2 =2 kΩ，電位器POT1=10 kΩ。二極管VD2為SCD32.

從表2可以看出在過溫保護點80℃之前，LED電流基本維持一定，當LED電路板溫度超過80℃后，電流開始下降，20 min后，LED電路板溫度達到平衡狀態(tài)，溫度幾乎不再上升。

特別注意：過溫度保護線路的保護點不能設在正常工作時的溫度點以內，否則保護線路會提早啟動并影響LED的亮度。建議將保護點設在比正常工作溫度高10℃，以免誤動作發(fā)生。

4 總 結

本文所設計過溫保護電路具有結構簡單、工作可靠等優(yōu)點，且可以針對不同的環(huán)境溫度設定過溫保護點，在達到降低光衰目的同時，提高了電路對環(huán)境的適應能力。