行業(yè)技術(shù)分享：工程師解析LED照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)技巧

圖 2：用于A19白熾燈替換燈的5W、15V可控硅調(diào)光LED驅(qū)動器的電路圖

圖2中的電路提供350mA的單路恒流輸出和15V的LED串電壓。使用標(biāo)準(zhǔn)交流電源可控硅調(diào)光器可將輸出電流減小1%(3mA)，并且不會造成LED負(fù)載不穩(wěn)定或閃爍。該驅(qū)動器可同時(shí)兼容低成本的可控硅調(diào)光器和更復(fù)雜的電子前沿及后沿調(diào)光器。

該驅(qū)動器的功能增加了輸入EMI濾波和三個(gè)可控硅調(diào)光所特有的元件：一個(gè)無源衰減電路、一個(gè)有源衰減電路和一個(gè)泄放電路。

輸入EMI濾波可確保符合IEC環(huán)形波和EN55015傳導(dǎo)EMI規(guī)定。然而，關(guān)鍵點(diǎn)在于LinkSwitch-PL控制器集成了內(nèi)置的頻率抖動特性。該特性可分散開關(guān)頻率和降低EMI峰值，使EMI濾波電路的尺寸遠(yuǎn)低于正常要求。這有助于大幅減小對可控硅帶來的電感性負(fù)載，從而降低發(fā)生振蕩的可能性。

電阻R20構(gòu)成無源衰減電路。有源衰減電路在每個(gè)交流半周期通過輸入整流管連接串聯(lián)電阻(R7和R8)，在剩下的交流周期則通過并聯(lián)可控硅整流器 (Q3)繞過該電阻。電阻R3、R4和C3決定Q3導(dǎo)通前的延遲時(shí)間，然后將衰減電阻R7和R8短路。無源衰減電路和有源衰減電路可在每個(gè)半周期可控硅導(dǎo)通時(shí)，共同限制峰值浪涌電流。

電阻R10、R11和C6形成泄放電路，確保初始輸入電流量可以滿足可控硅的維持電流要求，特別是在導(dǎo)通角較小的情況下。對于非調(diào)光應(yīng)用，則可以省去無源衰減電路、有源衰減電路以及泄放電路。隔離式LED驅(qū)動器

圖2中的驅(qū)動器針對低功率、電氣非隔離式集成LED替換燈專門優(yōu)化過。PI針對要求電氣隔離的更高功率LED照明系統(tǒng)，推出了LinkSwitch-PH控制器。圖3所示(詳見本刊網(wǎng)站)為使用LinkSwitch-PH的隔離式LED驅(qū)動器的電路圖。

圖 3：14W可控硅調(diào)光的高功率因數(shù)LED驅(qū)動器的電路圖

該電路能夠在90VAC至265VAC的輸入電壓范圍內(nèi)對28V的額定LED串電壓提供0.5A驅(qū)動電流，其特性包括超寬調(diào)光范圍、無閃爍工作(即使使用低成本的交流輸入可控硅調(diào)光器)以及快速平滑的導(dǎo)通。

它所使用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是運(yùn)行于連續(xù)導(dǎo)通模式下的隔離反激式結(jié)構(gòu)。輸出電流調(diào)節(jié)完全從初級側(cè)檢測，因此無需使用次級反饋元件。單級內(nèi)部控制器調(diào)整高壓功率MOSFET的占空比，以保持輸入電流為正弦交流電，從而確保高功率因數(shù)和低諧波電流。

該電路的功能與圖2中的電路大體相似，最明顯的差異是該電路采用了電氣隔離，沒有使用與負(fù)載串聯(lián)的檢測電阻。反饋控制通過變壓器上的偏置繞組提供。反饋控制具有兩項(xiàng)功能：經(jīng)由旁路(BP)輸入對LinkSwitch-PH供電，經(jīng)由反饋(FB)輸入提供電流反饋。LinkSwitch-PH 提供的另一個(gè)重要輸入是電壓監(jiān)測(V)。該引腳與外部輸入電壓峰值檢測器接口相連，后者由D1、C3、R1、R2和R3構(gòu)成。外加電流用于控制輸入欠壓 (UV)和過壓(OV)的停止邏輯，并提供前饋信號以控制輸出電流和遠(yuǎn)程開/關(guān)功能。該電路集成了衰減電路和泄放電路，以確?？煽毓韫ぷ鳌?/p>

在任何LED照明裝置中，驅(qū)動器的性能都決定著最終用戶的照明體驗(yàn)，包括啟動時(shí)間、調(diào)光、無閃爍工作和各單元之間的一致性。14 W驅(qū)動器可同時(shí)在115 VAC和230 VAC下兼容各種調(diào)光器并兼容盡可能寬的調(diào)光范圍。因此，衰減電路和泄放電路會起到相對積極的作用，但這會讓效率下降。即使如此，該電路的效率仍能在115 VAC下≥85%，在230 VAC下≥87%。如果不需要調(diào)光功能，可省去衰減電路和泄放電路，可取得更高的效率。

隨著LED照明市場潛力的不斷擴(kuò)大，上述設(shè)計(jì)折衷凸顯出了一系列哲學(xué)問題。既然新技術(shù)的功耗只是舊技術(shù)的十分之一，在會降低效率(即增加功耗)的情況下，是否真的有必要與所有舊的可控硅控制器實(shí)現(xiàn)兼容？當(dāng)使用一個(gè)最低負(fù)載規(guī)格為40W的1000W可控硅控制器提供驅(qū)動時(shí)，我們能否讓一個(gè)5W LED燈正確工作呢？是的，這是可以做到的，也許應(yīng)該盡快做到。但我們必須謹(jǐn)記，完整照明解決方案的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)最大效率和最低生命周期成本。