LED驱动电源拓扑原理简介

采用AC-DC电源 的LED照明 应用中,电源转换的构建模块包括二极管、开关 管(FET)、电感 及电容及电阻等分立元件 用于执行各自功能,而脉宽调制(PWM)稳压器用于控制电源转换。电路中通常加入了变压器的隔离型AC-DC电源转换包含反激、正激及半桥等拓扑结构,参见图1,其中反激拓扑结构是功率 小于30 W的中低功率应用的标准选择,而半桥结构则最适合于提供更高能效/功率密度。就隔离结构中的变压器而言,其尺寸的大小与开关频率有关,且多数隔离型LED驱动 器基本上采用“电子”变压器。

　　图1：常见的隔离型拓扑结构。

　　采用DC-DC电源的LED照明应用中,可以采用的LED驱动方式有电阻型、线性稳压器及开关稳压器等,基本的应用示意图参见图2。电阻型驱动 方式中,调整与LED 串联的电流检测电阻即可控制LED的正向电流,这种驱动方式易于设计、成本低,且没有电磁兼容(EMC )问题,劣势是依赖于电压、需要筛选(bin一体成型电感器ning) LED,且能效较低。线性稳压器同样易于设计且没有EMC问题,还支持电流稳流及过流保护(fold back),且提供外部电流设定点,不足在于功率耗散问题,及输入电压要始终高于正向电压,且能效不高。开关稳压器通过PWM控制模块不断控制开关(FET)的开和差模电感器关,进而控制电流的流动。

　　图2：常见的DC-DC LED驱动方式。

　　开关稳压器具有更高的能效,与电压无关,且能控制亮度,不足则是成本相对较高,复杂度也更高,且存在电磁干扰(EMI )问题。LED DC-DC开关稳压器常见的拓扑结构包括降压(Buck)、升压(Boost)、降压-升压(Buck-Boost)或单端初级电感转换器(SEPIC )等不同类型。其中,所有工作条件下最低输入电压都大于LED串最大电压时采用降压结构,如采用24 Vdc驱动6颗串联的LED;与之相反,所有工作功率电感器条件下最大输入电压都电感器设计小于最低输出电压时采用升压结构,如采用12 Vdc驱动6颗串联的LED;而输入电压与输出电压范围有交迭时可以采用降压-升压或SEPIC结构,如采用12 Vdc或12 Vac驱动4颗串联的LED,但这种结构的成本及能效最不理想。

　　采用交流电源直接驱动LED的方式近年来也获得了一定的发展,其应用示意图参见图3。这种结构中,LED串以相反方向排列,工作在半周期,且LED在共模电感线路电压大于正向电压时才导通。这种结构具有其优势,如避免AC-DC转换所带来的功率损耗等。但是,这种结构中LED在低频开关,故人眼可能会察觉到闪烁现象。此外,在这种设计中还需要加入LED保护措施,使其免受线路浪涌或瞬态的影响。

　　图3：直接采用交流驱动LED的示意图。

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