LED照明電源電路拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)的演進(jìn)過程

　　3 LED driver IC的迅速發(fā)展

　　隨著越來越多的人開始接觸、熟悉LED照明以及LED產(chǎn)業(yè)鏈的成熟和行業(yè)規(guī)模擴(kuò)大，LED照明產(chǎn)品的種類越來越多，應(yīng)用場合也由室內(nèi)照明擴(kuò)展到了路燈照明、工礦燈照明以及景觀照明等各種場合。這些應(yīng)用的多樣性，也帶來了LED驅(qū)動電路的多樣性。到現(xiàn)在，LED驅(qū)動IC的拓補(bǔ)種類基本覆蓋了buck、buck-boost、flyback^[2-4]等中、小功率拓補(bǔ);并衍生出了單級PFC、浮地等LED照明專用的電路處理技術(shù);驅(qū)動方式包括了柵極驅(qū)動、源極驅(qū)動;工作模式也覆蓋了DCM、CCM和BCM三種模式;功能上也越來越多樣化，除了增加了基本的過溫保護(hù)、輸出開短路保護(hù)和過流保護(hù)等LED專有的保護(hù)功能外，還增加了Triac調(diào)光、模擬調(diào)光、PWM波調(diào)光和分段調(diào)光等多種調(diào)光功能。這使得LED照明的應(yīng)用更加豐富。

　　值得一提的是，對于LED照明是否要支持Triac調(diào)光曾引發(fā)了很大爭論，就當(dāng)前的市場需求(特別是歐美市場)而言，Triac調(diào)光無疑是LED驅(qū)動電源必須支持的功能;而從技術(shù)實現(xiàn)復(fù)雜度(有人認(rèn)為LED負(fù)載與Triac的特性是矛盾的)和調(diào)光技術(shù)發(fā)展的方向而言，Triac調(diào)光終將被淘汰。因此，并不是所有LED控制IC都支持該功能，這也是當(dāng)前LED控制IC多樣性的原因之一。

　　上述所有的LED驅(qū)動電路技術(shù)，每一個都需要一篇完整的論文才能論述清楚，本文后半部分主要論述PFC技術(shù)的要點、現(xiàn)階段存在的問題和未來的發(fā)展方向。

　　4 PFC技術(shù)介紹

　　PFC技術(shù)^[2-4]，作為LED照明的關(guān)鍵技術(shù)，其演進(jìn)過程能夠充分反映LED照明電源技術(shù)發(fā)展的特點。作為一種交流取電的電源，PFC功能是中、大功率LED驅(qū)動電源的必然要求：最早的PFC電路是無源的填谷式PFC(圖2-a為填谷式PFC電路;圖2-b為填谷式FPC電路的母線波形^[5])，其功率因數(shù)可提高至0.85。該電路的缺陷是犧牲輸入諧波參數(shù)換得PF值。其后出現(xiàn)了單級buck & flyback PFC技術(shù)，該技術(shù)較填谷式電路有了很大改善，也是一種主動的PFC處理技術(shù)(APFC)，其主要缺陷是輸出電流紋波大，有100Hz的工頻頻閃。在借鑒了傳統(tǒng)AC-DC電源的boost PFC+第二級電路的基礎(chǔ)上，部分高品質(zhì)LED電源采用了兩級PFC技術(shù)，即第一級采用專用的boost PFC控制IC(與傳統(tǒng)AC-DC完全相同)，第二級采用buck & flyback恒流電路。這種技術(shù)具有優(yōu)異的電路性能，唯一的缺陷是成本壓力較大，較單級PFC電路增加了一個變壓器和一顆功率MOS。

　　LED照明現(xiàn)在最普遍的方案是單級PFC，這種拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)能提供高的PF值，并且電路簡單，方便設(shè)計。但是，研究發(fā)現(xiàn)100Hz的工頻頻閃對人的視力特別是兒童的視力，有很大損害，單級PFC的100Hz輸出電流紋波成為該結(jié)構(gòu)的最大缺陷。