一、LED驱动电路设计与应用

二、IGBT驱动与保护电路的工作原理？

若VIN+正常输入，脚14没有过流信号，且VCC2-VE=12v即输出正向驱动电压正常，驱动信号输出高电平，故障信号和欠压信号输出低电平。首先3路信号共同输入到JP3，D点低电平，B点也为低电平，50×DMOS处于关断状态。此时JP1的输入的4个状态从上至下依次为低、高、低、低，A点高电平，驱动三级达林顿管导通，IGBT也随之开通。

若IGBT出现过流信号(脚14检测到IGBT集电极上电压=7V)，而输入驱动信号继续加在脚1，欠压信号为低电平，B点输出低电平，三级达林顿管被关断，1×DMOS导通，IGBT栅射集之间的电压慢慢放掉，实现慢降栅压。当VOUT=2V时，即VOUT输出低电平，C点变为低电平，B点为高电平，50×DMOS导通，IGBT栅射集迅速放电。故障线上信号通过光耦，再经过RS触发器，Q输出高电平，使输入光耦被封锁。同理可以分析只欠压的情况和即欠压又过流的情况。

三、IGBT驱动电路有哪些作用与怎么设计，又如何选择IGBT驱动器呢？

看到大家如此积极的学习热情，凌博士决定牺牲自己午休的时间就这个问题给大家讲一讲关于IGBT驱动电路的那些事儿。

就像《极简电力电子学》中所说：IGBT本质上就是一个电子开关，就好比你家里墙上的开关，按一下，开关闭合，电灯亮起；再按一下，电灯熄灭。

当然，操作IGBT，不再是手，而是电子脉冲。高电平来临时，器件开通；低电平来临时，器件就关断。手动操作开关，可能一秒钟一两次，而我们的电子开关，一秒钟可以开关上万次，几十万次。

那么这时候问题来了：控制IGBT电子脉冲从哪儿来？

有的同学要举手了：我知道我知道！控制脉冲可以从MCU来！

恭喜你答对啦！

MCU就像我们的大脑，它控制我们身体的一举一动。但它发出的神经元信号非常微弱，根本无法按动开关。所以大脑需要把这个信号传送给手，由手部肌肉运动来产生一定的力量，摁下开关。IGBT的驱动就是控制IGBT的、灵巧又有力量的“手”。

那么，信号从MCU到DRIVER IC，中间都经历了什么？

首先，MCU的输出电流是mA级别，而IGBT需要的驱动电流可能达到几安培。IGBT驱动要完成的首要任务，就是作为一个放大器，放大电流。

其次，MCU输出电平一般是3.3V，而IGBT一般的驱动电压要达到15V。IGBT驱动需要把3.3V信号转成15V信号。而且这个15V，不是一般的15V。IGBT一般工作在桥式电路中。桥式电路会承受母线电压，在桥式电路的中点，即上管IGBT的发射极，在上管开通时，其电位与母线电压相同。这时上管IGBT驱动的工作，就是要在几百伏或上千线的电压基础之上，再生成一个15V的电压信号来。好比说MCU提供了一颗长在地上的小树苗，IGBT驱动的工作不光是要把小树苗变成大树，还要把它移植到高山上去。听起来是不是很厉害！

第三，MCU 在低压侧，一般供电电压5V。IGBT在高压侧，母线电压可达几千伏。因为低压侧会有人机接口，所以绝对不能让高压侧高电压流窜到低压侧，给人体造成伤害！有的时候，IGBT驱动可以做为低压侧和高压侧之间的屏障，防止副边高压对原边操作的人体造成伤害。如果IGBT驱动不具有绝缘能力的话，绝缘屏障就要加在MCU与人机接口之间。

能完成以上功能的驱动，我们称之为紧凑型驱动。

在有些应用场景下，驱动要提供丰富的保护功能。首先，驱动器要长出一双“眼睛”（故障检测），观察“电灯”（负载）或者“开关”（IGBT）运行是否正常。如果负载有异常，故障检测立刻发送信号给“大脑”MCU，MCU发指令给IGBT驱动，IGBT驱动关闭功率器件，避免炸机。我们把具有保护功能的IGBT驱动IC称为增强型驱动。IGBT驱动的保护功能包括欠压关断、短路保护、过压保护、过温保护、米勒钳位、软关断等。

IGBT驱动可以自己搭电路实现，也可以直接购买集成的驱动芯片。

英飞凌不光提供功率器件，也提供配套的驱动芯片。英飞凌驱动芯片技术有两类：非隔离型和隔离型。

非隔离型的驱动，使用的是level-shift电平转移技术，顾名思义，它能把平地上的小树苗移植到高山上去，但不具有绝缘能力。其中，SOI是一种特别的level-shift技术，它在绝缘的二氧化硅层上制作晶体管，杜绝了漏电流的产生，从而使驱动芯片具有很强的抗负压能力。

隔离型的驱动，市面上常见的隔离技术有光隔离，磁隔离，容性隔离。英飞凌隔离型驱动采用的是磁隔离技术，它使用两个线圈分别作为原边和副边的信号接收器，二氧化硅作为中间的绝缘层，又叫做无磁芯变压器技术。

刚刚接触IGBT驱动芯片的小伙伴，面对琳琅满目的IC型号难免眼花缭乱，

其实选择合适的IGBT驱动芯片非常简单，英飞凌有在线的驱动IC选择工具，只需要输入系统的电压、电流、绝缘等级等简单信息，工具就会推送合适的产品了。

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Gate Driver - Infineon Technologies

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四、LED背光驱动电路设计与应用

LED背光驱动电路是LED照明技术中的重要组成部分。随着LED技术的不断进步和应用范围的不断扩大，LED背光驱动电路的设计与应用也越来越受到关注。本文将从LED背光驱动电路的工作原理、常见拓扑结构、设计要点以及应用场景等方面进行详细探讨，为相关从业者提供专业且实用的参考。

LED背光驱动电路的工作原理

LED背光驱动电路的主要作用是为LED提供稳定的电流,确保LED能够正常工作并发挥应有的照明效果。通常情况下,LED背光驱动电路由输入电源、功率变换电路和LED驱动电路三部分组成。输入电源将交流电转换为直流电,功率变换电路将直流电转换为合适的电压和电流,LED驱动电路则负责为LED提供恒定的电流,以确保LED的亮度和使用寿命。

常见LED背光驱动电路拓扑结构

常见的LED背光驱动电路拓扑结构主要包括以下几种:

• Buck(降压)型:输入电压高于LED正向电压,通过降压转换为LED所需电压。适用于大功率LED背光应用。
• Boost(升压)型:输入电压低于LED正向电压,通过升压转换为LED所需电压。适用于小功率LED背光应用。
• Flyback(反激)型:通过变压器实现电压转换,具有隔离和多路输出的特点。适用于中高功率LED背光应用。
• LLC共振型:采用LLC共振拓扑,具有效率高、EMI低等优点。适用于中高功率LED背光应用。

LED背光驱动电路设计要点

LED背光驱动电路的设计需要考虑以下几个关键因素:

• 输入电压范围:根据实际应用场景选择合适的输入电压范围。
• LED串并联数量:根据LED的正向电压和所需电流确定LED的串并联数量。
• 功率变换拓扑:根据输入电压、LED功率等参数选择合适的功率变换拓扑。
• 恒流控制方式:采用电压反馈、电流反馈或混合反馈等方式实现恒流控制。
• 热管理设计:合理设计散热方案,确保LED背光驱动电路的可靠性。

LED背光驱动电路的应用场景

LED背光驱动电路广泛应用于以下领域:

• 液晶显示(LCD)背光:LED背光驱动电路是LCD背光模组的核心部件。
• 通用照明:LED背光驱动电路可用于LED灯具、LED路灯等通用照明领域。
• 汽车照明:LED背光驱动电路广泛应用于汽车前大灯、尾灯等LED照明系统。
• 医疗设备:LED背光驱动电路可用于医疗设备的照明系统,如手术灯等。
• 工业设备:LED背光驱动电路可用于工业设备的指示灯、仪表灯等照明系统。

总之,LED背光驱动电路是LED照明技术中的关键组成部分,其设计与应用对于LED照明系统的性能和可靠性至关重要。希望通过本文的介绍,能够为相关从业者提供一些有价值的参考。感谢您的阅读,祝您工作顺利!

五、LED点阵显示屏驱动电路设计与应用

LED点阵显示屏作为一种常见的显示设备,在工业、商业、娱乐等领域广泛应用。其驱动电路的设计是实现点阵显示的关键所在。本文将为您详细介绍LED点阵显示屏驱动电路的设计原理和应用实践,帮助您更好地理解和掌握这一技术。

LED点阵显示屏的工作原理

LED点阵显示屏由多个LED灯组成,通过对行列LED灯的选择性点亮,可以显示出各种图案和文字。其工作原理如下:

• 点阵显示屏由若干个LED灯组成,排列成行列矩阵。
• 通过控制每个行和列的LED灯的开关,可以选择性地点亮某些LED灯,从而显示出图案或文字。
• 采用扫描驱动的方式,依次点亮每一行的LED灯,并快速切换到下一行,利用人眼的视觉暂留效应,可以形成连续的图像显示。

LED点阵显示屏驱动电路的设计

LED点阵显示屏驱动电路的设计主要包括以下几个方面:

1. 行列驱动电路

行列驱动电路是LED点阵显示屏的核心部分,其主要功能是控制每个LED灯的开关状态。通常采用共阳极或共阴极的驱动方式,利用行列扫描的方式依次点亮每个LED灯。驱动电路可以采用移位寄存器、译码器或微控制器等实现。

2. 电源电路

LED点阵显示屏需要提供稳定的电源电压和电流,以确保LED灯能够正常工作。电源电路通常由开关电源或线性稳压电源组成,需要考虑LED灯的电压和电流特性,以及整个系统的功耗。

3. 控制电路

控制电路负责对整个LED点阵显示屏进行逻辑控制和数据处理。通常采用单片机或FPGA等芯片实现,根据输入的显示数据,生成相应的行列驱动信号,并控制电源电路的工作状态。控制电路还可以实现一些附加功能,如亮度调节、动画显示等。

LED点阵显示屏的应用实例

LED点阵显示屏广泛应用于各种场合,如:

• 商业广告:用于商场、超市、车站等场所的广告显示。
• 交通信息:用于公交车、地铁站的实时信息显示。
• 室内装饰:用于酒店、KTV等场所的装饰照明和视觉效果。
• 工业控制:用于工厂设备的状态显示和故障报警。
• 娱乐设备:用于舞台灯光、游戏机等的视觉效果展示。

总之,LED点阵显示屏凭借其低功耗、高亮度、可编程等特点,在各种应用场景中都有广泛的应用前景。通过对驱动电路的深入理解和创新应用,相信您一定能设计出更加出色的LED点阵显示系统。感谢您阅读本文,希望对您有所帮助。

六、激光二极管驱动电路设计与应用

激光二极管作为一种重要的光电器件,在光通信、光存储、激光打印等领域广泛应用。如何设计出高效稳定的激光二极管驱动电路,是保证激光二极管正常工作的关键所在。本文将从激光二极管的工作原理出发,详细介绍几种常见的激光二极管驱动方式,并针对不同应用场景提供相应的电路设计方案,希望能为相关从业者提供一些参考。

一、激光二极管的工作原理

激光二极管是一种利用半导体材料的光电特性产生激光的光电器件。当给激光二极管施加正向电压时,注入到p-n结的载流子会发生复合,释放出光子,从而产生激光。激光二极管的工作过程可以概括为:电流注入-载流子复合-光子发射-光子放大-激光输出。

激光二极管的工作特性主要取决于其结构参数,如活性区材料、阶梯结构、光学腔等。不同类型的激光二极管有不同的工作特性,如输出功率、光谱特性、光束质量等。因此,在设计激光二极管驱动电路时,需要充分考虑激光二极管自身的工作特性。

二、激光二极管的驱动方式

常见的激光二极管驱动方式主要有以下几种:

• 恒电流驱动:通过恒流源为激光二极管提供稳定的工作电流,可以获得较为稳定的光输出功率。但需要注意温度补偿,以防止温度变化引起的光功率波动。
• 恒功率驱动:通过光功率反馈控制电路,实现激光二极管输出功率的稳定控制。该方式可以补偿温度和老化等因素引起的光功率变化,但电路结构相对复杂。
• 脉冲驱动:通过脉冲电流驱动激光二极管,可以获得高峰值功率的激光输出。该方式适用于需要高瞬时功率的应用,如光通信、激光雷达等。
• 恒压驱动:通过恒压源为激光二极管供电,结构简单,但需要配合电流限制电路,以防止激光二极管因电流过大而损坏。

三、激光二极管驱动电路设计

根据不同的应用场景,可以采用以下几种典型的激光二极管驱动电路设计方案:

1. 恒电流驱动电路

恒电流驱动电路的核心是一个恒流源,通过反馈控制维持激光二极管的工作电流恒定。为了补偿温度对电流的影响,可以采用温度补偿电路。此外,还需要加入电流限制电路,以防止电流过大损坏激光二极管。

2. 恒功率驱动电路

恒功率驱动电路通过光功率反馈控制,实现激光二极管输出功率的稳定。该电路需要光电探测器检测激光二极管的输出功率,并通过反馈控制调整驱动电流,使输出功率保持恒定。这种方式可以补偿温度和老化等因素引起的光功率变化。

3. 脉冲驱动电路

脉冲驱动电路通过开关电路产生高峰值的脉冲电流,驱动激光二极管输出高功率的脉冲激光。该电路需要精心设计开关管的驱动电路,以获得快速的开关特性。同时还需要加入电流限制电路,防止电流过大损坏激光二极管。

四、应用案例

激光二极管驱动电路在光通信、激光打印、激光雷达等领域有广泛应用。以下是几个典型的应用案例:

1. 光通信中的应用

在光通信系统中,激光二极管作为光源,需要高速调制以传输数字信号。此时可以采用脉冲驱动电路,利用开关管的快速开关特性,实现高速调制。同时还需要加入恒功率反馈控制,以补偿温度和老化等因素引起的光功率变化。

2. 激光打印机中的应用

激光打印机中的激光二极管需要提供稳定的输出功率,以确保打印质量。这种情况下,可以采用恒功率驱动电路,利用光功率反馈控制维持激光功率恒定。同时还需要考虑激光二极管的寿命问题,适当降低工作电流,延长使用寿命。

3. 激光雷达中的应用

激光雷达系统需要激光二极管输出高峰值功率的脉冲激光,以获得较远的探测距离。此时可以采用脉冲驱动电路,通过开关管产生高峰值的脉冲电流,驱动激光二极管输出高功率脉冲激光。同时还需要考虑脉冲激光的时间特性,如脉冲宽度、重复频率等。

总之,激光二极管驱动电路的设计需要充分考虑激光二极管自身的工作特性,并根据不同的应用场景选择合适的驱动方式。通过精心设计,可以获得稳定、高效的激光输出,满足各种应用需求。感谢您阅读本文,希望对您有所帮助。

七、LED电路设计与应用实践