LED驅(qū)動(dòng)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇

圖2：常見的DC-DC LED驅(qū)動(dòng)方式

開關(guān)穩(wěn)壓器具有更高的能效，與電壓無(wú)關(guān)，且能控制亮度，不足則是成本相對(duì)較高，復(fù)雜度也更高，且存在電磁干擾(EMI)問題。LED DC-DC開關(guān)穩(wěn)壓器常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括降壓(Buck)、升壓(Boost)、降壓-升壓(Buck-Boost)或單端初級(jí)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(shí)采用降壓結(jié)構(gòu)，如采用24 Vdc驅(qū)動(dòng)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(shí)采用升壓結(jié)構(gòu)，如采用12 Vdc驅(qū)動(dòng)6顆串聯(lián)的LED;而輸入電壓與輸出電壓范圍有交迭時(shí)可以采用降壓-升壓或SEPIC結(jié)構(gòu)，如采用12 Vdc或12 Vac驅(qū)動(dòng)4顆串聯(lián)的LED，但這種結(jié)構(gòu)的成本及能效最不理想。

采用交流電源直接驅(qū)動(dòng)LED的方式近年來(lái)也獲得了一定的發(fā)展，其應(yīng)用示意圖參見圖5。這種結(jié)構(gòu)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(shí)才導(dǎo)通。這種結(jié)構(gòu)具有其優(yōu)勢(shì)，如避免AC-DC轉(zhuǎn)換所帶來(lái)的功率損耗等。但是，這種結(jié)構(gòu)中LED在低頻開關(guān)，故人眼可能會(huì)察覺到閃爍現(xiàn)象。此外，在這種設(shè)計(jì)中還需要加入LED保護(hù)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(dòng)LED的示意圖

LED拓?fù)溥x擇示例分析

圖 4中所顯示的信息有助于為 LED 驅(qū)動(dòng)器選擇最佳的開關(guān)拓?fù)?。除這些拓?fù)渲猓€可使用簡(jiǎn)易的限流電阻器或線性穩(wěn)壓器來(lái)驅(qū)動(dòng) LED，但是此類方法通常會(huì)浪費(fèi)過多功率。所有相關(guān)的設(shè)計(jì)參數(shù)包括輸入電壓范圍、驅(qū)動(dòng)的 LED 數(shù)量、LED 電流、隔離、EMI 抑制以及效率。大多數(shù)的 LED 驅(qū)動(dòng)電路都屬于下列拓?fù)漕愋停航祲盒汀⑸龎盒?、降?升壓型、SEPIC 和反激式拓?fù)洹?/p>

圖4：備選的LED 電源拓?fù)?/p>

圖 5 顯示了三種基本的電源拓?fù)涫纠５谝粋€(gè)示意圖所顯示的降壓穩(wěn)壓器適用于輸出電壓總小于輸入電壓的情形。在圖5中， 降壓穩(wěn)壓器會(huì)通過改變 MOSFET 的開啟時(shí)間來(lái)控制電流進(jìn)入 LED。電流感應(yīng)可通過測(cè)量電阻器兩端的電壓獲得，其中該電阻器應(yīng)與 LED 串聯(lián)。對(duì)該方法來(lái)說，重要的設(shè)計(jì)難題是如何驅(qū)動(dòng) MOSFET。從性價(jià)比的角度來(lái)說，推薦使用需要浮動(dòng)?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)的 N 通道場(chǎng)效 應(yīng)晶體管 (FET)。這需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)變壓器或浮動(dòng)驅(qū)動(dòng)電路(其可用于維持內(nèi)部電壓高于輸入電壓)。

圖5：簡(jiǎn)單的降壓和升壓型拓?fù)錇長(zhǎng)ED 供電

圖 5還顯示了備選的降壓穩(wěn)壓器 (buck #2)。在此電路中，MOSFET 對(duì)接地進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而大大降低了驅(qū)動(dòng)電路要求。該電路可選 擇通過監(jiān)測(cè) FET 電流或與 LED 串聯(lián)的電流感應(yīng)電阻來(lái)感應(yīng) LED 電流。后者需要一個(gè)電平移位電路來(lái)獲得電源接地的信息，但這會(huì) 使簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)復(fù)雜化。另外，圖5中還顯示了一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器可在輸出電壓總是大于輸入電壓時(shí)使用。由于 MOSFET 對(duì) 接地進(jìn)行驅(qū)動(dòng)并且電流感應(yīng)電阻也采用接地參考，因此此類拓?fù)湓O(shè)計(jì)起來(lái)就很容易。該電路的一個(gè)不足之處是在短路期間，通過電 感器的電流會(huì)毫無(wú)限制。您可以通過保險(xiǎn)絲或電子斷路器的形式來(lái)增加故障保護(hù)。此外，某些更為復(fù)雜的拓?fù)湟部商峁┐祟惐Ｗo(hù)。