LED恒流驅(qū)動精準(zhǔn)控制

分布式恒流驅(qū)動原理介紹

在以往的白熾燈和節(jié)能燈市場，大公司所形成的規(guī)格有限的主流燈具型號， LED很難再繼續(xù)遵守。LED有它的應(yīng)用靈活性，在日后的設(shè)計中會帶來較多的電源規(guī)格。我們要避免過多的電源規(guī)格，不給日后量產(chǎn)帶來諸多障礙。本著在不限制設(shè)計靈活性同時，還能兼顧盡量少的電源設(shè)計規(guī)格的思路，我們提出了分布式恒流架構(gòu)。

分布式恒流的原理在于，在各并聯(lián)支路點均設(shè)立獨立恒流源，以管理、維持、控制支路與支路、支路與整體線路的穩(wěn)定。分布式恒流電路在使用上可視為一個完整的線路結(jié)構(gòu)，而實際應(yīng)用是分布在線路各節(jié)點的，是一個可以通過恒流控制并能相互通訊的電路結(jié)構(gòu)。分布式恒流設(shè)計LED產(chǎn)品，有著非常高的產(chǎn)品穩(wěn)定性以及獨有的設(shè)計優(yōu)勢。

在當(dāng)前，LED產(chǎn)品宣稱與實際使用壽命有較大的差距。在驅(qū)動線路設(shè)計技術(shù)積累有限的情況下，用評估產(chǎn)品壽命的方法來衡量實際使用壽命，容易造成誤差。而驅(qū)動線路的穩(wěn)定性將直接影響產(chǎn)品整體穩(wěn)定。
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分布式恒流技術(shù)有高可靠性的原因在于，讓AC電源部分繼續(xù)沿用傳統(tǒng)開關(guān)電源，采用恒壓的供電模式。開關(guān)電源技術(shù)積累會給LED電源設(shè)計創(chuàng)造品質(zhì)條件。在同一功率電源規(guī)格下，不用再開發(fā)新的電源型號，功率可向下兼容，大大減少電源規(guī)格，提高電源統(tǒng)一性。

軟、硬結(jié)合的精度控制思路

在日常驅(qū)動電源設(shè)計中，周邊器件累計誤差處理起來很是棘手，導(dǎo)致驅(qū)動電源參數(shù)離設(shè)計初衷相差甚遠。恒流驅(qū)動需要電流檢測，通常做法是在支路中串接毫偶電阻獲取回授信息，要達到高的效率，電阻值會越小，過小的毫偶電阻給生產(chǎn)、測試都帶來不便，一般的儀器無法驗證到正確值，生產(chǎn)過程也會影響到精度，電阻方式設(shè)定電流是固定方式，調(diào)整并不方便。

軟、硬件結(jié)合方式將開啟LED應(yīng)用技術(shù)的飛躍。LED恒流精度值軟件化，可大幅提升LED應(yīng)用的靈活性。恒流驅(qū)動器電流設(shè)定軟件化實際上就是在IC內(nèi)部設(shè)立寄存器，根據(jù)實際產(chǎn)品應(yīng)用存儲的方式設(shè)置輸出電流大小，這一切都是軟件化過程，不需要更改線路設(shè)計。可通過微機操作軟件，用直觀的數(shù)字寫入完成電路電流設(shè)定。

驅(qū)動線路周邊零器件，這是我們的目標(biāo)。周邊零器件不會帶來設(shè)計器件參數(shù)誤差累計，從而大幅提高恒流的精度。

我國的IC制造工藝目前不能滿足LED驅(qū)動精度要求，但是我們可以用新技術(shù)、新辦法達到世界頂級恒流精度水平。驅(qū)動精準(zhǔn)控制便是其中一種方法。

在進行驅(qū)動精準(zhǔn)控制時，首先要看設(shè)計目的是什么？是按照最高光效，還是按照燈具的一致性設(shè)計？如果僅限于驅(qū)動電流的精準(zhǔn)，實際上是很容易做到的。例如驅(qū)動電流穩(wěn)定準(zhǔn)確，或隨溫度變化有保護等。但在客戶看來并不僅限于這些。客戶要求各項參數(shù)都能符合要求，比如產(chǎn)品的一致性、效率等。對于客戶的這些要求，我們需要在設(shè)計驅(qū)動上下功夫。歸根結(jié)底還是怎樣控制精準(zhǔn)度，并最終按照我們的設(shè)計意圖來調(diào)整電流，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

為了達到上述目的，我們可以通過在精細化的恒流輸出范圍內(nèi)，均等的劃分若干等級，并將每階電流數(shù)字化描述，驅(qū)動IC讀取對應(yīng)數(shù)字并執(zhí)行相應(yīng)電流值來實現(xiàn)。可以選擇內(nèi)置非易失性E2PROM。相信任何寄存器都能完成其任務(wù)，可按照應(yīng)用需要和工藝允許的條件，決定存儲器的類型選擇。

電流階的劃分與設(shè)計可因市場的不同而有所區(qū)別。分布式恒流內(nèi)置寄存器后，電流值劃分會彌補工藝上的精度不足。因制造工藝原因輸出電流總是有誤差，軟件化后將因此而得到改善。

長運通的驅(qū)動IC在出廠時，可根據(jù)客戶的不同需求，提供不同的電流輸出值，免除批量校準(zhǔn)過程。小用量的客戶還可通過附贈的微機軟件自行改寫電流值。此外，客戶還可以通過產(chǎn)品設(shè)計接口來根據(jù)需求改變產(chǎn)品的亮度，并在年久后，因LED光衰減或根據(jù)現(xiàn)實使用情況，再次確定驅(qū)動電流值及用途。

提升驅(qū)動效率的設(shè)計新法

AC電源驅(qū)動LED在單串接支路是可行的，可是單串接只是LED驅(qū)動應(yīng)用中很少一部分，大多應(yīng)用有并聯(lián)情況。在有并聯(lián)LED驅(qū)動的情況下，整體恒流設(shè)計中的支路LED并不一定工作在恒流狀態(tài)，整個產(chǎn)品LED電流是相互影響的。通常，在小電流設(shè)計中選擇并聯(lián)使用，這是因為小電流產(chǎn)品不會立即受影響而損壞，但隱患是仍然存在的。

在大電流設(shè)計者中，例如LED路燈設(shè)計，設(shè)計者不會將多路LED直接并聯(lián)上去，因為這樣危險會立刻發(fā)生。通常的做法是，先恒壓再DC恒流，通過這兩級設(shè)計完成。我們知道DC驅(qū)動效率是在合理的電壓和負載條件下，那么如何保證負載LED數(shù)量或LED隨溫度變化都在合理的范圍內(nèi)？怎樣靈活的讓客戶變更LED驅(qū)動數(shù)量？解決以上問題需要設(shè)計AC到DC恒流的回授機制，但到目前為止并不具備該技術(shù)條件。

長運通采用了另外一種做法：該公司的分布式恒流驅(qū)動器，能提供光耦驅(qū)動能力，其中一個支路可作為全部支路的代表。分布式恒流支路相互可以通訊，實現(xiàn)自適應(yīng)的聯(lián)動機制，同時兼容控制、數(shù)據(jù)讀寫接口功能。此外，周邊設(shè)計零器件化，電源輸出電壓與負載阻抗匹配，從而實現(xiàn)恒流源與光源集成。

目前，AC電源結(jié)合控制方式主要包括以下幾種：1.原邊反饋電源。該技術(shù)用于小功率LED燈具驅(qū)動，用原有原邊反饋充電器開關(guān)電源移植而來。這部分AC驅(qū)動沒有因LED應(yīng)用而改變規(guī)格，有著諸多的型號供選擇。除體積受限外，設(shè)計上與開關(guān)電源沒有本質(zhì)區(qū)別，借用到LED也算合理；2.大功率隔離照明電源。該技術(shù)中，LED驅(qū)動全部是采用開關(guān)電源而設(shè)計，任何公司到目前為止都沒有推出針對LED專用AC驅(qū)動器件，隔離電源就是開關(guān)電源。基本可以斷言開關(guān)電源就是LED-AC驅(qū)動，也是主要的應(yīng)用方式之一；3.非隔離LED驅(qū)動電源。非隔離LED驅(qū)動推出較多針對性電源技術(shù)，是值得肯定的，是LED電源一個方向。隔離安全主要取決于與外殼爬電間隙設(shè)計，并沒有規(guī)定LED電源一定要隔離設(shè)計，也沒有限制輸出電壓值。關(guān)鍵是采用哪種隔離更安全。非隔離有驅(qū)動效率高等優(yōu)點，結(jié)合結(jié)構(gòu)也能設(shè)計出優(yōu)質(zhì)、安全、高效的LED產(chǎn)品；4.可控硅調(diào)光兼容性電源。該技術(shù)應(yīng)用特殊，數(shù)量受限，屬于過渡性技術(shù)。

在目前主流AC電源市場中，重點是前三項。其中非隔離技術(shù)發(fā)展較快。而前兩項隔離LED驅(qū)動設(shè)計，均是移植開關(guān)電源芯片，本質(zhì)上沒有脫離開關(guān)電源原有模式。雖然各公司的諸的專家學(xué)者都在致力于LED照明電源研究，但目前技術(shù)依然停留在開關(guān)電源階段。為此LED照明電源主要研究的重點應(yīng)該放在次級DC部分，將恒壓開關(guān)電源與分布式恒流技術(shù)結(jié)合。