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LED照明驱动电源电路设计技术应用
发布时间:2015-01-28 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]LED 的排列方式及LED 光源的规范决定着基本的驱动器要求。LED驱动器的主要功能就是在一定的工作条件范围下限制流过LED的电流，而无论输入及输出电压如何变化。最常用的是采用变压器来进行电气隔离。文中论述了LED照明设计需要考虑的因素。
一、LED驱动器通用要求
驱动LED 面临着不少挑战，如正向电压会随着温度、电流的变化而变化，而不同个体、不同批次、不同供应商的LED 正向电压也会有差异；另外，LED 的“色点”也会随着电流及温度的变化而漂移。
另外，应用中通常会使用多颗LED,这就涉及到多颗LED 的排列方式问题。各种排列方式中， 首选驱动串联的单串LED,因为这种方式不论正向电压如何变化、输出电压（Vout）如何“漂移”,均提供极佳的电流匹配性能。
当然，用户也可以采用并联、串联-并联组合及交叉连接（如图1）等其它排列方式，用于需要“相互匹配的”LED 正向电压的应用，并获得其它优势。如在交叉连接中，如果其中一体成型电感器某个LED 因故障开路，电路中仅有1 个LED 的驱动电流会加倍，从而尽量减少对整个电路的影响。
图1:常见的LED排列方式
LED 的排列方式及LED 光源的规范决定着基本的驱动器要求。LED 驱动器的主要功能就是在一定的工作条件范围下限制流过LED 的电流， 而无论输入及输出电压如何变化。LED驱动器基本的工作电路示意图如图2 所示，其中所谓的“隔离”表示交流线路电压与LED（即输入与输出）之间没有物理上的电气连接，最常用的是采用变压器来电气隔离，而“非隔离”则没有采用高频变压器来电气隔离。
图2:LED驱动器的基本工作电路示意图
值得一提的是，在LED 照明设计中，AC-DC 电源转换与恒流驱动这两部分电路可以采用不同配置：
1）整体式（integral）配置，即两者融合在一起，均位于照明灯具内，这种配置的优势包括优化能效及简化安装等；
2）分布式（distributed）配置，即两者单独存在，这种配置简化安全考虑，并增加灵活性。
LED 驱动器根据不同的应用要求，可以采用恒定电压（CV）输出工作，即输出为一定电流范围下钳位的电压；也可以采用恒定电流（CC）输出工作，输出的设计能严格限定电流；也可能会采用恒扁平线圈电感流恒压（CCCV）输出工作，即提供恒定输出功率，故作为负载的 LED 的正向电压确定其电流。
总的来看，LED 照明设计需要考虑以下几方面的因素：
输出功率：涉及LED 正向电压范围、电流及LED 排列方式等
电源：AC-DC 电源、DC-DC 电源、直接采用AC 电源驱动
功能要求：调光要求、调光方式（模拟、数字或多级）、照明控制
其他要求：能效、功率因数、尺寸、成本、故障处理（保护特性）、要遵从的标准及可靠性等
更多考虑因素：机械连接、安装、维修/替换、寿命周期、物流等
二、LED 驱动电源的拓扑结构
采用AC-DC 电源的一体成型电感LED 照明应用中，电源转换的构建模块包一体成型电感括二极管、开关（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3,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3: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 4.电阻型驱动方式中，调整插件电感器与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（binning） LED,且能效较低。
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