关于TL431加BJT的LED恒流电路的疑问（附仿真文件）
本帖最后由 Rabbitoose 于 2023-1-24 12:25 编辑我抄了一个TL431+BJT的LED恒流电路，打算把以前蹭单的欧司朗灯珠用起来。
经过一番仿真我认为已经懂了，把我的理解说出来，请老师们过年休闲之余帮我指点一下是否理解有误。
先看图：
我的理解：
1. 当电源电压不足以支持5颗LED的压降以及BJT、电阻的压降时，随着电压从临界值逐步降低，此时灯珠的电流是由BJT的基极电流和发射极限流电阻共同决定的，电压越低灯珠亮度越低，直至低至LED无法导通完全不亮。
2. 当电源电压升高至临界值时，通过LED的电流达到700mA左右。此临界值电压约为发射极限流电阻的2.5V、BJT压降零点几到1V左右、5颗LED的2.8*5=14V相加合计约17.5V左右。此时电源效率最高。
3. 当电压继续升高，因BJT发射级电压升高导致TL431开始导通，限制BJT的基极电流，最终将TL431的参考电压也就是发射极电压稳定在2.5V，从而实现了恒流700mA左右。电压越高，整体效率越低，多出的电压体现在BJT的VCE增大上，导致BJT开始发热，电压每升高1V，BJT的热功率就增加1V*0.7A=0.7W。所以BJT的散热很重要，要加散热片。
4. TL431 K级的电阻可以根据具体电路调节，在满足以下两个条件的前提下阻值越大（约省电）越好：（1）TL431的工作电流不小于1mA；（2）BJT基极电流足够大到在BJT的放大能力下能满足700mA电流。
5. 所选用的BJT是BD437，hFE比较大，且VCE（sat）比较小，相比TIP31C之类的更适合本场景。
6. 限流电阻承受的总功率为2.5V*0.7A=1.75W，设计中使用了3个电阻并联来满足限流值和功率的分担，计划使用2512贴片电阻（2W功率），价格比插件的金属膜电阻贵不了多少。
我的疑问：
对我来说，我没有低成本的LED专用电源，只能用旧的DC电源适配器，比如24V 5A的电源，这种情况下，供电电压固定，灯珠固定，只要加上限流电阻就可以了，没必要用这样的恒流电路吧？（怀疑人生中）
下附multisim 14.2仿真文件。
//edit: 补充完善 本帖最后由 cne53102 于 2023-1-24 15:02 编辑
大致对劲，只是，不要试图去卡那临界值，因为三极管hfe并不恒定，变化范围较大，所以实际中应始终保持TL431吃掉一点点多余的电流作为余量。
对于没什么发热的小功率LED，稳压电源串电阻驱动是可以的。但是，这不适用于大功率LED，大功率LED应用必须恒流驱动，因为LED这个东西，温度升高，它的压降会下降，然后电流就会增加，温度进一步升高，然后就严重影响寿命甚至烧掉了。它压降会随温度上升而下降的特性并不足以使它避免烧毁，会导致热失控。
TL431可以用于小电流恒流，但是如果是像图中这样的，就最好不要这样做了，这跟最好不要在7805上跑700mA是一样的，太热了。
而且TL431有一个很大的劣势，就是它的电压是2.495V，这导致采样电阻上的损失特别大。
可以使用普通DCDC作为LED驱动，跟TL431一样，电流采样电阻上的电压喂给DCDC的FB脚就可以了，电阻需要重新计算一下，大多DCDC的Vref应该是低于2.495V的，电阻上的损失会减少，但大多也高于1V，想要更低的：
1.需要寻找LED驱动专用的芯片，0.xV；
2.在电流不需要准确的情况下，用三极管实现，0.6~0.7V；
3.用运放实现，可以0.1V或更低；
也可以改装开关电源，但一般不能把输出降的太低，内部会不能正常工作。 431最低工作电流要在工作电压范围之内满足，
某些431容易震荡，输出端要加电解电容。
仅供参考。 换TLV431，参考电压低一半，电流采样电阻功耗可以降低一半。
不过如果不是手头刚好有材料的话，还是DC-DC方便啊，PT4115效率95%左右，外围更简单。 用一个1117ADJ能实现吗？ gzhuli 发表于 2023-1-24 21:23
换TLV431，参考电压低一半，电流采样电阻功耗可以降低一半。
不过如果不是手头刚好有材料的话，还是DC-DC ...
(引用自4楼)
pt4115，这货前几年陆陆续续使用几批，lcd背光驱动用，容易坏，后来还是更换恒流源，彻底解决问题。 lb0857 发表于 2023-1-24 22:20
pt4115，这货前几年陆陆续续使用几批，lcd背光驱动用，容易坏，后来还是更换恒流源，彻底解决问题。 ...
(引用自6楼)
LCD背光一般不是升压的么？PT4115也是恒流驱动呀，你说的更换恒流源是指换成线性的？ dog 发表于 2023-1-24 21:50
用一个1117ADJ能实现吗？
(引用自5楼)
本帖最后由 Rabbitoose 于 2023-1-25 15:33 编辑
lb0857 发表于 2023-1-24 16:25
431最低工作电流要在工作电压范围之内满足，
某些431容易震荡，输出端要加电解电容。
仅供参考。 ...
(引用自3楼)
嗯嗯。
//edit: 以下理解有问题，没有考虑TL431阴极输出电压，还是得具体计算一下
我觉得1mA没有问题。
我的理解是TL431内部是一个由运放控制的三极管，当REF引脚电压大于2.5V时，BJT导通，假设压降为0.3V，加上连在TL431阴极上的电阻为R，则流过TL431的电流为
I = (VIN - 0.3) / R
假设R为10kΩ，只要最小工作电压大于10.3V即能达到1mA的最低要求。
而我用5串压降为2.8V的LED，压降为2.8V，使得工作电压必须高于14V，所以即使使用10kΩ为TL431限流，也满足1mA的要求。
谢谢提醒！ gzhuli 发表于 2023-1-24 21:23
换TLV431，参考电压低一半，电流采样电阻功耗可以降低一半。
不过如果不是手头刚好有材料的话，还是DC-DC ...
(引用自4楼)
谢谢大师指导。
谢谢以上具体的意见。
我会把TLV431和PT4115都跑一下试试，我的目的就是在折腾中学习。
cne53102 发表于 2023-1-24 22:33
(引用自8楼)
厉害厉害，当然，还是用DCDC效率高 既然是线性的不如搞317加一个散热片，其实一个破铝片好搞，加上就不会被热死了 cne53102 发表于 2023-1-24 22:33
(引用自8楼)
The AMS1117 series develops a 1.25V reference voltage
between the output and the adjust terminal.
所以R1上的压降为1.25V。
假设要驱动一般的2835 0.5W 3V照明LED，额定电流为150mA，那么R1应该为
R1 = 1.25/0.15 = 8.3 Ω
PR1 = 1.25 * 1.25 / 8.3 = 0.19 W
由于AMS1117-ADJ的最大输出电压为12V，所以极限条件下能驱动3颗串联的灯珠。
比如采用12V DC电源，
输出电压V = 1.25 + 3 * 3 =10.25V （25℃时）
AMS1117的压降为1.75V，热功率为
PD = 1.75 * 0.15 = 0.26W
假设使用SOT-223封装的AMS1117，则θJA=90℃/W，所以环境温度为25℃时，TJ=25+90*0.26=48.4℃，夏天条件恶劣时会有70℃，再考虑到热的时候LED VF降低，1117结温还会再高一点。但离极限值125℃还有较大裕量。
是这样吗？ 本帖最后由 18161319737 于 2023-1-26 11:33 编辑
Rabbitoose 发表于 2023-1-26 10:40
所以R1上的压降为1.25V。
假设要驱动一般的2835 0.5W 3V照明LED，额定电流为150mA，那么R1应该为
(引用自13楼)
楼主其实不用那么麻烦的
LED线性恒流驱动芯片已经很成熟的ASIC芯片了。
一个电阻就可以设置恒流电流。
1102和1108的区别，1102直接恒流到OTP保护，1108是到了一定的温度自动降低亮度。
电流不够的话，可以在芯片的输出管的DS并一个小电阻，让大部分电流通过电阻走。
芯片只调节剩余的那一部分波动的部分。 18161319737 发表于 2023-1-26 11:32
楼主其实不用那么麻烦的
LED线性恒流驱动芯片已经很成熟的ASIC芯片了。
(引用自14楼)
嗯，谢谢，我了解一下你说的专用芯片。
我回头再用gzhuli和你说的专用芯片都试试。
我不为了做产品，就是折腾和学习。 Rabbitoose 发表于 2023-1-26 10:40
所以R1上的压降为1.25V。
假设要驱动一般的2835 0.5W 3V照明LED，额定电流为150mA，那么R1应该为
(引用自13楼)
对，没错。
但实际中不要用于12V，1117在12V下太炮灰了 线性恒流优化得好效率可以接近甚至超过DC-DC，成本低外围简单，可靠性更高。
但如果外部供电是5V 9V 12V 24V等固定的电压，线性恒流的效率很难达到最优值，而DC-DC恒流能够在比较大输入范围内维持差不多的效率。
例如单颗3W白光灯珠，外部5V供电时线性恒流效率只能做到60%左右，DC-DC能做到85%以上，而且输入5~12V都能适应。
所以线性和DC-DC恒流各有适用场合，根据实际需求选用，并没有哪个一定比哪个好。 cne53102 发表于 2023-1-26 14:22
对，没错。
但实际中不要用于12V，1117在12V下太炮灰了
(引用自16楼)
高于12V就换LM317呗。 为什么不用317真是不能理解 其实发帖的初衷是一个小白在学习TL431，为此他抄了了一个基于TL431的过压保护电路，和一个恒流电路，并上来发帖一问。
现在他又在学习线性稳压器和DCDC的恒流了，被带的越来越偏了。
当然那个小白就是我。 Rabbitoose 发表于 2023-1-26 19:58
其实发帖的初衷是一个小白在学习TL431，为此他抄了了一个基于TL431的过压保护电路，和一个恒流电路，并上来 ...
(引用自20楼)
700mA的LED驱动实际应用大多用DCDC恒流方案，恒压的是用小电流并联
你只是学习的话用用431，要注意散热 交个作业：PT4115 LED驱动带调光功能
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