LED照明的电源拓扑构造评论

2017-10-15 07:29分类：机械维修阅读：

表1中所闪现的信息有助于为LED驱动器挑选最好的开关拓扑。除这些拓扑以外，您还可运用简练的限流电阻器或线性稳压器来驱动LED，可是此类办法一般会糟蹋过多功率。悉数有关的计划参数包含输入电压计划、驱动的LED数量、LED电流、隔绝、EMI按捺以及功率。大大都的LED驱动电路都归于下列拓扑类型：降压型、升压型、降压-升压型、SEPIC和反激式拓扑。
表1备选的LED电源拓扑

图1闪现了三种底子的电源拓扑示例。榜首个暗示图所闪现的降压稳压器适用于输出电压总小于输入电压的景象。在图1中，降压稳压器会经过改动MOSFET的翻开时刻来操控电流进入LED。电流感应可经过丈量电阻器两头的电压取得，其间该电阻器应与LED串联。对该办法来说，首要的计划难题是怎么驱动MOSFET。从性价比的视点来说，引荐运用需求起浮栅极驱动的N通道场效应晶体管(FET)。这需求一个驱动变压器或起浮驱动电路(其可用于坚持内部电压高于输入电压)。
　　图1还闪现了备选的降压稳压器(buck#2)。在此电路中，MOSFET对接地进行驱动，然后大大下降了驱动电路恳求。该电路可挑选经过监测FET电流或与LED串联的电流感应电阻来感应LED电流。后者需求一个电平移位电路来取得电源接地的信息，但这会使简略的计划凌乱化。其他，图1中还闪现了一个升压改换器，该改换器可在输出电压老是大于输入电压时运用。因为MOSFET对接地进行驱动而且电流感应电阻也选用接地参看，因而此类拓扑计划起来就很简略。该电路的一个短少的本地是在短路时期，经过电感器的电流会毫无捆绑。您能够经过保险丝或电子断路器的办法来添加缺陷维护。此外，某些更为凌乱的拓扑也可供给此类维护。

图1简略的降压和升压型拓扑为LED供电
图2闪现了两款降压-升压型电路，该电路可在输入电压和输出电压比照时高时低时运用。两者具有一样的折衷特性(其间折衷可在有关电流感应电阻和栅极驱动方位的两个降压型拓扑中闪现)。图2中的降压-升压型拓扑闪现了一个接地参看的栅极驱动。它需求一个电平移位的电流感应信号，可是该反向降压-升压型电路具有一个接地参看的电流感应和电平移位的栅极驱动。假定操控IC与负输出有关，而且电流感应电阻和LED可沟通，那么该反向降压-升压型电路就能以十分有用的办法进行装备。恰当的操控IC，就能直接丈量输出电流，而且MOSFET也可被直接驱动。

图2降压-升压型拓扑可调度大于或小于Vout的输入电压
　　该降压-升压办法的一个缺陷是电流恰当高。例如，当输入和输出电压相一同，电感和电源开关电流则为输出电流的两倍。这会对功率和功耗发作负面的影响。在很多状况下，图3中的“降压或升压型”拓扑将陡峭这些疑问。在该电路中，降压功率级往后是一个升压。假定输入电压高于输出电压，则在升压级刚好通电时，降压级会进行电压调度。假定输入电压小于输出电压，则升压级会进行调度而降压级则通电。一般要为升压和降压操作预留一些堆叠，因而从一个模型转到另一模型时就不存在静带。
　　当输入和输出电压简直持往常，该电路的利益是开关和电感器电流也近乎对等于输出电流。电感纹波电流也趋向于变小。即便该电路中有四个电源开关，一般功率也会得到显着的行进，在电池运用中这一点至关首要。图3中还闪现了SEPIC拓扑，此类拓扑恳求较少的FET，但需求更多的无源组件。其利益是简略的接地参看FET驱动器和操控电路。此外，可将双电感组合到单一的耦合电感中，然后节约空间和本钱。可是像降压-升压拓扑一样，它具有比“降压或升压”和脉动输出电流更高的开关电流，这就恳求电容器可经过更大的RMS电流。

图3降压或升压型以及SEPIC拓扑供给了更高的功率
　　出于安全思考，或许规矩在离线电压和输出电压之间运用隔绝。在此运用中，最具性价比的处理计划是反激式改换器(请拜见图4)。它恳求悉数隔绝拓扑的组件数起码。变压器匝比可计划为降压、升压或降压-升压输出电压，这么就供给了极大的计划活络性。但其缺陷是电源变压器一般为定制组件。此外，在FET以及输入和输出电容器中存在很高的组件应力。在安稳照明运用中，可经过运用一个“慢速”反响操控环路(可调度与输入电压同相的LED电流)来完毕功率因数校对(PFC)功用。经过调度所需的均匀LED电流以及与输入电压同相的输入电流，即可取得较高的功率因数。

图4反激式改换器可供给隔绝和功率因数校对功用
　　调光技能
　　需求对LED进行调光是一件很往常的事。例如，或许需求调度闪现屏或调度修建灯的亮度。完毕此操作的办法有两种：即下降LED电流或活络翻开LED再封闭，然后使双眼终究得到平衡。因为光输出并非彻底与电流呈线性联络，因而下降电流的办法功率最低。此外，LED色谱一般会在电流低于额外值时发作改动。请记住：人对亮度的感知成指数倍增，因而调光就需求电流呈现更大的百分比改动。因为在全电流下，3%的调度过错因为电路容差要素可在10%的负载下拓宽成30%乃至更大的过错，因而这会对电路计划发作严峻的影响。虽然存在照应速度疑问，但经过脉宽调制(PWM)来调度电流仍更为精确。当照明和闪现时，需求100Hz以上的PWM才华使人眼不会发觉到闪耀。10%的脉冲宽度处于毫秒计划内，而且恳求电源具有高于10kHz以上的带宽。
　　定论
　　如表2所示，在很多运用中运用LED正变得日益广泛。它将会选用各种电源拓扑来为这些运用供给支撑。一般，输入电压、输出电压和隔绝需求将规矩精确的挑选。在输入电压与输出电压比照老是时高时低时，选用降压或升压或许是了解明晰的挑选。可是，当输入和输出电压的联络并非如此受按捺时，该挑选就变的愈加艰难，需求权衡很多要素，其间包含功率、本钱和牢靠性。
表2很多LED运用都规矩了多种电源拓扑