文档介绍：LED 驱动器基础知识
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。
图 1: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(网上购买家具),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。
图 2:LED 驱动器的基本工作电路示意图。
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
)输出工作,输出的设计能严格限定电流;CV)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
二、LED 驱动电源的拓扑结构
采用 AC-DC 电源的 LED 照明应用中,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,参见图 3,其中反激拓扑结构是功率小于 30 W 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。
图 3