LED驅(qū)動電源拓撲原理簡介

采用AC-DC電源 的LED照明 應(yīng)用中,電源轉(zhuǎn)換的構(gòu)建模塊包括二極管、開關(guān) 管(FET)、電感 及電容及電阻等分立元件 用于執(zhí)行各自功能,而脈寬調(diào)制(PWM)穩(wěn)壓器用于控制電源轉(zhuǎn)換。電路中通常加入了變壓器的隔離型AC-DC電源轉(zhuǎn)換包含反激、正激及半橋等拓撲結(jié)構(gòu),參見圖1,其中反激拓撲結(jié)構(gòu)是功率 小于30 W的中低功率應(yīng)用的標準選擇,而半橋結(jié)構(gòu)則最適合于提供更高能效/功率密度。就隔離結(jié)構(gòu)中的變壓器而言,其尺寸的大小與開關(guān)頻率有關(guān),且多數(shù)隔離型LED驅(qū)動 器基本上采用“電子”變壓器。

　　圖1：常見的隔離型拓撲結(jié)構(gòu)。

　　采用DC-DC電源的LED照明應(yīng)用中,可以采用的LED驅(qū)動方式有電阻型、線性穩(wěn)壓器及開關(guān)穩(wěn)壓器等,基本的應(yīng)用示意圖參見圖2。電阻型驅(qū)動 方式中,調(diào)整與LED 串聯(lián)的電流檢測電阻即可控制LED的正向電流,這種驅(qū)動方式易于設(shè)計、成本低,且沒有電磁兼容(EMC )問題,劣勢是依賴于電壓、需要篩選(binning) LED,且能效較低。線性穩(wěn)壓器同樣易于設(shè)計且沒有EMC問題,還支持電流穩(wěn)流及過流保護(fold back),且提供外部電流設(shè)定點,不足在于功率耗散問題,及輸入電壓要始終高于正向電壓,且能效不高。開關(guān)穩(wěn)壓器通過PWM控制模塊不斷控制開關(guān)(FET)的開和關(guān),進而控制電流的流動。

　　圖2：常見的DC-DC LED驅(qū)動方式。

　　開關(guān)穩(wěn)壓器具有更高的能效,與電壓無關(guān),且能控制亮度,不足則是成本相對較高,復(fù)雜度也更高,且存在電磁干擾(EMI )問題。LED DC-DC開關(guān)穩(wěn)壓器常見的拓撲結(jié)構(gòu)包括降壓(Buck)、升壓(Boost)、降壓-升壓(Buck-Boost)或單端初級電感轉(zhuǎn)換器(SEPIC )等不同類型。其中,所有工作條件下最低輸入電壓都大于LED串最大電壓時采用降壓結(jié)構(gòu),如采用24 Vdc驅(qū)動6顆串聯(lián)的LED;與之相反,所有工作條件下最大輸入電壓都小于最低輸出電壓時采用升壓結(jié)構(gòu),如采用12 Vdc驅(qū)動6顆串聯(lián)的LED;而輸入電壓與輸出電壓范圍有交迭時可以采用降壓-升壓或SEPIC結(jié)構(gòu),如采用12 Vdc或12 Vac驅(qū)動4顆串聯(lián)的LED,但這種結(jié)構(gòu)的成本及能效最不理想。

　　采用交流電源直接驅(qū)動LED的方式近年來也獲得了一定的發(fā)展,其應(yīng)用示意圖參見圖3。這種結(jié)構(gòu)中,LED串以相反方向排列,工作在半周期,且LED在線路電壓大于正向電壓時才導(dǎo)通。這種結(jié)構(gòu)具有其優(yōu)勢,如避免AC-DC轉(zhuǎn)換所帶來的功率損耗等。但是,這種結(jié)構(gòu)中LED在低頻開關(guān),故人眼可能會察覺到閃爍現(xiàn)象。此外,在這種設(shè)計中還需要加入LED保護措施,使其免受線路浪涌或瞬態(tài)的影響。

　　圖3：直接采用交流驅(qū)動LED的示意圖。