LED驅動(dòng)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，電源轉換的構建模塊包括二極管、開(kāi)關(guān)(FET)、電感及電容及電阻等分立元件用于執行各自功能，而脈寬調制(PWM)穩壓器用于控制電源轉換。

電路中通常加入了變壓器的隔離型AC-DC電源轉換包含反激、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(kāi)關(guān)頻率有關(guān)，且多數隔離型LED驅動(dòng)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驅動(dòng)方式有電阻型、線(xiàn)性穩壓器及開(kāi)關(guān)穩壓器等。

電阻型驅動(dòng)方式中，調整與LED串聯(lián)的電流檢測電阻即可控制LED的正向電流，這種驅動(dòng)方式易于設計、成本低，且沒(méi)有電磁兼容(EMC)問(wèn)題，劣勢是依賴(lài)于電壓、需要篩選(binning)LED，且能效較低。

線(xiàn)性穩壓器同樣易于設計且沒(méi)有EMC問(wèn)題，還支持電流穩流及過(guò)流保護(foldback)，且提供外部電流設定點(diǎn)，不足在于功率耗散問(wèn)題，及輸入電壓要始終高于正向電壓，且能效不高。

開(kāi)關(guān)穩壓器通過(guò)PWM控制模塊不斷控制開(kāi)關(guān)(FET)的開(kāi)和關(guān)，進(jìn)而控制電流的流動(dòng)。

圖2 常見(jiàn)的DC-DC LED驅動(dòng)方式

開(kāi)關(guān)穩壓器具有更高的能效，與電壓無(wú)關(guān)，且能控制亮度，不足則是成本相對較高，復雜度也更高，且存在電磁干擾(EMI)問(wèn)題。

LEDDC-DC開(kāi)關(guān)穩壓器常見(jiàn)的拓撲結構包括降壓(Buck)、升壓(Boost)、降壓-升壓(Buck-Boost)或單端初級電感轉換器(SEPIC)等不同類(lèi)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)采用降壓結構，如采用24Vdc驅動(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)采用升壓結構，如采用12Vdc驅動(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結構，如采用12Vdc或12Vac驅動(dòng)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動(dòng)LED的方式近年來(lái)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(xiàn)路電壓大于正向電壓時(shí)才導通。

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

圖3 直接采用交流驅動(dòng)LED的示意圖

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