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关于LED调光电源的驱动LED照明的拓扑结构选择分析
来源: | 作者:666power | 发布时间: 127天前 | 139 次浏览 | 分享到:
LED调光电源需要对LED进行调光是一件很平常的事。例如,可能需要调节显示屏或调节建筑灯的亮度。实现此操作的方式有两种:即降低LED电流或快速打开LED再关闭,然后使眼睛最终得到平衡。因为光输出并非完全与电流呈线性关系,因此降低电流的方法效率最低。此外,LED色谱通常会在电流低于额定值时发生改变。
关于LED调光电源的驱动LED照明的拓扑结构选择分析

LED调光电源需要对LED进行调光是一件很平常的事。例如,可能需要调节显示屏或调节建筑灯的亮度。实现此操作的方式有两种:即降低LED电流或快速打开LED再关闭,然后使眼睛最终得到平衡。因为光输出并非完全与电流呈线性关系,因此降低电流的方法效率最低。此外,LED色谱通常会在电流低于额定值时发生改变。

请记住:人对亮度的感知成指数倍增,因此调光就需要电流出现更大的百分比变动。因为在全电流下,3%的调节误差由于电路容差缘故可在10%的负载下放大成30%甚至更大的误差,因此这会对电路设计产生重大的影响。尽管存在响应速度问题,但通过脉宽调制(PWM)来调节电流仍更为精确。当照明和显示时,需要100Hz以上的PWM才能使人眼不会察觉到闪烁。10%的脉冲宽度处于毫秒范围内,并且要求LED调光电源具有高于10kHz以上的带宽。

本文来介绍成良LED调光电源的驱动LED照明的拓扑结构选择分析。

采用AC-DC电源的LED照明应用中,LED调光电源转换的构建模块包括二极管、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,其中反激拓扑结构是功率小于30W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。

LED调光电源采用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,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(binning)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(foldback),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)的开和关,进而控制电流的流动。

对于LED调光电源的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。LEDDC-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24Vdc驱动6颗串联的LED;与之相反,所有工作条件下最大输入电压都小于最低输出电压时采用升压结构,如采用12Vdc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12Vdc或12Vac驱动4颗串联的LED,但这种结构的成本及能效最不理想。

出于安全考虑,可能规定在离线电压和输出电压之间使用隔离。它要求所有隔离拓扑的组件数最少。变压器匝比可设计为降压、升压或降压-升压输出电压,这样就提供了极大的设计灵活性。但其缺点是电源变压器通常为定制组件。此外,在FET以及输入和输出电容器中存在很高的组件应力。在稳定照明应用中,可通过使用一个“慢速”反馈控制环路(可调节与输入电压同相的LED电流)来实现功率因数校正(PFC)功能。通过调节所需的平均LED电流以及与输入电压同相的输入电流,即可获得较高的功率因数。

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