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LED驱动电源设计的七个心得和五点忠告

2013-10-28 16:05
来源: 电源网

  3.开关型稳压器

  基于开关电源拓扑结构的离线LED驱动电路可以获得80%左右的高效率,并且能提供恒流和恒压输出,但是电路比较复杂,成本较高,在有些情况下存在EMI问题。

  图8所示是基于控制器NCPl012的回扫(反激)式变换器驱动5个白光LED的电路。该电路的输出DC电压为17.5V,输出功率为6.125W,效率接近80%.NCP1012的开关频率为65kHz,提供动态自供电(DSS)、过电压及短路保护和过温度保护,无需变压器提供偏置绕组。由于芯片上集成了功率MOSFET,使外部元件进一步减少。

  为满足景观照明、工业照明和建筑照明的需要,近期出现了很多用于驱动LED的离线控制器芯片。由于目前手机等便携式设备已趋于饱和,LED的应用将转向景观照明、汽车和大屏幕显示及普通照明领域。离线开关型LED驱动电路,将成为今后占主导地位的拓扑结构。LED太阳能供电系统,将会有一个较大的发展。

  LED照明驱动难题的解决思路

  LED的排列方式及LED光源的规范决定着基本的驱动器要求。LED驱动器的主要功能就是在一定的工作条件范围下限制流过LED的电流,而无论输入及输出电压如何变化。最常用的是采用变压器来进行电气隔离。文中论述了LED照明设计需要考虑的因素。

  一、LED驱动器通用要求

  驱动LED面临着不少挑战,如正向电压会随着温度、电流的变化而变化,而不同个体、不同批次、不同供应商的LED正向电压也会有差异;另外,LED的“色点”也会随着电流及温度的变化而漂移。

  另外,应用中通常会使用多颗LED,这就涉及到多颗LED的排列方式问题。各种排列方式中,首选驱动串联的单串LED,因为这种方式不论正向电压如何变化、输出电压(Vout)如何“漂移”,均提供极佳的电流匹配性能。

  当然,用户也可以采用并联、串联-并联组合及交叉连接等其它排列方式,用于需要“相互匹配的”LED正向电压的应用,并获得其它优势。如在交叉连接中,如果其中某个LED因故障开路,电路中仅有1个LED的驱动电流会加倍,从而尽量减少对整个电路的影响。

  常见的LED排列方式

  LED的排列方式及LED光源的规范决定着基本的驱动器要求。LED驱动器的主要功能就是在一定的工作条件范围下限制流过LED的电流,而无论输入及输出电压如何变化。LED驱动器基本的工作电路示意图如图2所示,其中所谓的“隔离”表示交流线路电压与LED(即输入与输出)之间没有物理上的电气连接,最常用的是采用变压器来电气隔离,而“非隔离”则没有采用高频变压器来电气隔离。

  值得一提的是,在LED照明设计中,AC-DC电源转换与恒流驱动这两部分电路可以采用不同配置:

  1)整体式(integral)配置,即两者融合在一起,均位于照明灯具内,这种配置的优势包括优化能效及简化安装等;

  2)分布式(distributed)配置,即两者单独存在,这种配置简化安全考虑,并增加灵活性。LED驱动器根据不同的应用要求,可以采用恒定电压(CV)输出工作,即输出为一定电流范围下钳位的电压;也可以采用恒定电流(CC)输出工作,输出的设计能严格限定电流;也可能会采用恒流恒压(CCCV)输出工作,即提供恒定输出功率,故作为负载的LED的正向电压确定其电流。

  总的来看,LED照明设计需要考虑以下几方面的因素:

  输出功率:涉及LED正向电压范围、电流及LED排列方式等

  电源:AC-DC电源、DC-DC电源、直接采用AC电源驱动

  功能要求:调光要求、调光方式(模拟、数字或多级)、照明控制

  其他要求:能效、功率因数、尺寸、成本、故障处理(保护特性)、要遵从的标准及可靠性等

  更多考虑因素:机械连接、安装、维修/替换、寿命周期、物流等。

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