LED驅(qū)動電源的拓撲結構分析-KIA MOS管

采用AC-DC電源的LED照明應用中，電源轉(zhuǎn)換的構建模塊包括二極管、開關(FET)、電感及電容及電阻等分立元件用于執(zhí)行各自功能，而脈寬調(diào)制(PWM)穩(wěn)壓器用于控制電源轉(zhuǎn)換。

電路中通常加入了變壓器的隔離型AC-DC電源轉(zhuǎn)換包含反激、正激及半橋等拓撲結構，其中反激拓撲結構是功率小于30W的中低功率應用的標準選擇，而半橋結構則最適合于提供更高能效/功率密度。

就隔離結構中的變壓器而言，其尺寸的大小與開關頻率有關，且多數(shù)隔離型LED驅(qū)動器基本上采用“電子”變壓器。

圖1：LLC半橋諧振拓撲結構

采用DC-DC電源的LED照明應用中，可以采用的LED驅(qū)動方式有電阻型、線性穩(wěn)壓器及開關穩(wěn)壓器等。

電阻型驅(qū)動方式中，調(diào)整與LED串聯(lián)的電流檢測電阻即可控制LED的正向電流，這種驅(qū)動方式易于設計、成本低，且沒有電磁兼容(EMC)問題，劣勢是依賴于電壓、需要篩選(binning)LED，且能效較低。

線性穩(wěn)壓器同樣易于設計且沒有EMC問題，還支持電流穩(wěn)流及過流保護(foldback)，且提供外部電流設定點，不足在于功率耗散問題，及輸入電壓要始終高于正向電壓，且能效不高。

開關穩(wěn)壓器通過PWM控制模塊不斷控制開關(FET)的開和關，進而控制電流的流動。

圖2 常見的DC-DC LED驅(qū)動方式

開關穩(wěn)壓器具有更高的能效，與電壓無關，且能控制亮度，不足則是成本相對較高，復雜度也更高，且存在電磁干擾(EMI)問題。

LEDDC-DC開關穩(wěn)壓器常見的拓撲結構包括降壓(Buck)、升壓(Boost)、降壓-升壓(Buck-Boost)或單端初級電感轉(zhuǎn)換器(SEPIC)等不同類型。

其中，所有工作條件下最低輸入電壓都大于LED串最大電壓時采用降壓結構，如采用24Vdc驅(qū)動6顆串聯(lián)的LED；

與之相反，所有工作條件下最大輸入電壓都小于最低輸出電壓時采用升壓結構，如采用12Vdc驅(qū)動6顆串聯(lián)的LED；

而輸入電壓與輸出電壓范圍有交迭時可以采用降壓-升壓或SEPIC結構，如采用12Vdc或12Vac驅(qū)動4顆串聯(lián)的LED，但這種結構的成本及能效最不理想。

采用交流電源直接驅(qū)動LED的方式近年來也獲得了一定的發(fā)展。這種結構中，LED串以相反方向排列，工作在半周期，且LED在線路電壓大于正向電壓時才導通。

這種結構具有其優(yōu)勢，如避免AC-DC轉(zhuǎn)換所帶來的功率損耗等。但是，這種結構中LED在低頻開關，故人眼可能會察覺到閃爍現(xiàn)象。此外，在這種設計中還需要加入LED保護措施，使其免受線路浪涌或瞬態(tài)的影響。

圖3 直接采用交流驅(qū)動LED的示意圖

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