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  • ?LED驅(qū)動電源的拓撲結(jié)構解析
    • 發(fā)布時間:2022-05-18 18:59:15
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    LED驅(qū)動電源的拓撲結(jié)構解析
    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(jié)構,其中反激拓撲結(jié)構是功率小于30W的中低功率應用的標準選擇,而半橋結(jié)構則最適合于提供更高能效/功率密度。
    就隔離結(jié)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。
    LED驅(qū)動電源
    圖1:LLC半橋諧振拓撲結(jié)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。
    LED驅(qū)動電源
    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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)構,如采用12Vdc或12Vac驅(qū)動4顆串聯(lián)的LED,但這種結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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。
    LED驅(qū)動電源
    圖3 直接采用交流驅(qū)動LED的示意圖
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