通用照明利用的根基LED驱动器相对简单，可是当需要切相调光（phase cut dimming）和功率因数校订等附加功能时，设想就将会变得很是复杂。不带功率因数校订功能的非调光LED驱动器一般包罗一个离线开关电源，用其进行调理以实现恒流输出。这与尺度离线开关电源和在AC-DC适配器中通用的型号并没有太年夜差别。这类设想能够采取尺度的SMPS（开关电源）电路拓朴，如降压、升压或反激式转换器等。　　　　2009年12月3日，美国能源局（DOE）为一体化LED灯项目发布了“能源之星”规格的终究版，划定在美国利用的LED驱动器的功率因数必需优在0.7,而工业利用则估计要优在0.9.今朝市场的很多产物尚不克不及知足如许的要求，是以将来需要用更进步前辈的产物来进行替换。有两种体例能够实现功率因数校订（PFC），每种都要求在电源转换器的前端增添一些附加电路：简单的低本钱无源PFC,和更复杂的有源PFC。　　　　在更深切研究这些方式之前，需要强调的一点是为了取得“能源之星”评级， LED驱动必需是可调光的。　　　　一般而言，这就意味着其可调性会源在现有的基在切相工作道理的墙式电子调光器，这一道理最后是用来设想纯阻抗白炽灯。虽然其它调光方式，如线性0-10V调光或DALI也可能合乎要求，可是它们可能都仅限在高端工业类LED驱动器。到今朝为止，切相调光器的利用相当普遍，很明显，可以或许有用调光的LED灯将具有极年夜的劣势。因为市场上还很多基在三端双向可控硅开关的低本钱调光器，是以包管LED驱动器与所有种别相兼容是不实际的，特殊是很多调光器仅采取根基设想，机能十分无限。基在如许的缘由，“能源之星”项目仅要求LED驱动器厂商在一个网页中具体申明哪些调光器能够与其产物相兼容。　　　　在“能源之星” 规格中，值得留意的别的一个要求是LED的工作频次必需年夜在150Hz,以消弭呈现可见闪灼的可能性。这就意味着给LED供电的输出电流中不克不及带有任何年夜量的频次是线性频次（50Hz或60Hz）两倍的纹波。　　在如办公室照明、公共建筑和街区照明等离线利用中，愈来愈多的利用中采取LED照明，而且在将来几年里仍将连结这一趋向。在这些利用中，年夜功率LED会代替线性或年夜功率CFL荧光灯、HID灯和白炽灯。这些利用需要一个LED驱动器，其典型功率规模为25W至150W.在很多环境中，LED负载都由一个的高亮度白光LED阵列构成，凡是采取多种情势的芯片封装。用在驱动这些负载的DC电畅通常最少为1安培。现实也有AC电流驱动的LED系统，可是一般认为DC系统能够为LED供给更抱负的驱动前提。　　　　在LED照明装备中需要进行电流隔离，以避免在能够接触到的处所产生触电危险，这类危险在年夜大都环境下都可能产生，除非采取一个绝缘的机器系统。这是因为与日光灯照明装备等不需要经由过程绝缘来实现平安性的产物分歧，LED芯片需要与金属散热器毗连。为了实现杰出的热传导性，需要在LED芯片和散热器之间构成热障，如许就无需经由过程添加绝缘材料来知足绝缘要求。是以，在LED驱动器内部构成绝缘就是最好选择，同时也申明了电源转换器拓朴手艺是可行的。　　　　两种可能方案别离是反激式转换器或包罗一个PFC级的多级转换器，然后是绝缘和降压级，最初是后端电流调剂级。两种方案当中，反激式因其相对简略单纯且本钱较低，利用比力普遍。　　反激式转换器为很多利用供给了杰出的处理方案（图1），但是，它却具有以下的局限性：无限的功率因数校订能力；在宽输入电压规模上效力无限；两倍线频（《150Hz））时的输出纹波很难消弭；需要经由过程附加电路进行调光。　　虽然多级设想（图2）的额外本钱限制了其在高端产物中的利用，但这类设想却能够降服此中的一些问题。在较宽的AC输出电压规模内，其能够实现高功率因数和较低的总谐波掉真（THD），从而使不异的LED驱动器能够操纵110V、120V、220V、240V或277V的主电源供电。图2:采取多级转换器的LED调光　　可以或许在很宽的规模上连结高效力，而不是使效力在一个特定线负载点上到达峰值，但在分歧的前提下却又年夜幅降落。同时，它也更容易在下降150Hz下的纹波输出，多级系统使其本身可以或许加倍高效的采取分歧的调光体例。　　　　本文其余部门将深切切磋宽电压输入规模、绝缘、可调光、稳压DC输出多级LED驱动设想准绳，首要针对25W至150W规模的利用。该实例中的多级LED驱动器将分为三个部门：前端，功率因数校订（PFC）部门；绝缘和步降部门；后端，电流调制部门。　　　　前端部门包罗一个升压转换器，设置装备摆设采取一个功率因数校订做预调理，在输出端供给一个高压DC总线，在电压或负载的各类转变规模上，将其不变到一个固定的电压。因为稳压节制回路响应很慢，使得AC线频次的很多周期城市遭到负载转变的影响，它只接收了一个根基的正弦线输入电流。　　这个电路典型一般工作在临界导通模式，不然就被认为是转换模式。在这类模式中，PWM关断周期和由此构成的开关频次是可变的，所以，当存储在升压电感器中的所有能量传输到输出端时，新的开关周期才最先。这类共振工作模式被普遍利用，并且因为它的开关消耗最小，从而实现了高效力。在指定的功率规模内利用这类设想是最好体例。　　中心级将高压DC总线电压（典型值在475V摆布）转换成为合用在驱动LED负载的低压输出。基在平安方面的斟酌，LED负载凡是采取低压驱动，是以驱动电路凡是最小值为1安培。这里所保举的绝缘和降压级设置装备摆设是一种谐振半桥，包罗一对用彼此反相的旌旗灯号驱动开关MOSFET.高频降压变压器低级绕阻的一端接到这两个开关管的的中点，而另外一端与DC总线至地回路的电容分频收集相毗连。　　经由过程这类体例，变压器低级能够看到一个正负电压振幅相等的方波。二次绕阻将采取中间抽头，如许两个二极管整流器便可用在将输出电流转换到DC.此中输出电流高到能够用MOSFET代替整流二极管，从而作为同步整流系统的体例运转。在采取3安培电流的典型利用中，在30度的情况温度下，同步MOSFET的概况温度比采取不异封装的肖特基二极管的温度更低。　　　　我们能够看出，跟着电流要求的增加，同步整流的热劣势就变得更加光鲜明显。最初，还需要一个光滑电容，以发生绝缘的低纹波DC电压。这个电容的容值为数十法拉的级别，是以要采取陶瓷电容器。　　　　为了使半桥级效力更高，在设想中，应当使其工作在谐振模式，此中MOSFET在零电压（ZVS）前提下开关。要实现这一点就必需包管一个MOSFET关断而另外一个MOSFET开启之间有一个短时延，而且在这段时延电压从一个轨整流换向到另外一条轨的中心点。这是由于电感器中能量的释放并经由过程MOSFET中的体二极管进行传导。变压器的低级设想中，有需要连结足够的漏电感，从而能够存储更多的能量，从而能够进行能量互换。　　如许，变压器的设想就会变得加倍复杂，而避免这些问题的一个简单方式就是采取一个尺度的高频变压器设想，无需为其设想增添额外的漏电感，仅仅需要增添一个与低级电感平行的别的一个电感来增进能量互换。这个额外的电感也能够用在帮忙基在三端双向可控开关的调光器进行调光操作，并为调剂供给了额外的本钱和空间。我们还将对此做进一步的切磋。如许的电感器能够采取开气隙磁芯或启齿磁芯来增添储能。　　　　LED驱动器的后端级包罗带有短路庇护功能的电流调制电路。这能够经由过程一个线性调制电路来实现，但仅采取这类体例还不敷，它只合用在低输出电流，不成用在多级系统。备选方案是一个简单的降压稳压器电路，操纵电流反馈来限制每一个跨越方针LED驱动电流的输出电流。如许能够抵偿在温度和器件容差带来的总的LED正向电压的转变，同时也限制了短路或其它毛病环境下的电流，庇护驱动器不受毁伤。　　　在多个输出级都与由前一级供电的零丁的隔离DC电压相毗连时，也能够采取多级通道的体例。由于在如许的设想中，一个通道呈现输出短路不会故障其它通道的一般运转。并且，这还答应将几个通道的调制电流供给给分歧的LED阵列，而且省去了对毗连平行LED阵列的需要。尽人皆知，假如LED不克不及在附近的温度前提下有类似的正向压降，那末并行毗连LED将会呈现问题，这时候采取带有多个自力输出的驱动器的劣势就不言而喻了。　　　　TRIAC调光器的错误谬误　　　　现有的年夜大都调光器一般可采取前沿切相体例工作，采取一个很是简单的基在三端双向可控硅开关的电路。这些调光器最后设想只是与作为电阻负载的白炽灯一路利用。三端双向可控硅开关器件是一个半导体开关，它只要当给其第三个门极加脉冲使其触发以后，其两个首要端子之间能够任何一个标的目的传导电流。这个脉冲能够具有肆意一个极性，是以易在经由过程一个根基的RC计时电路进行建立。　　其工作道理包罗在AC线周期的一个点上触发三端双向可控硅开关，如许它将一向导通到周期的竣事，周期竣事时线性电压降为零，接着流经三端双向可控硅开关电流也将为零，三端双向可控硅开关会再次封闭。三端双向可控硅开关器件具有最小的额定连结电流，低在这个电流，开关将封闭。调理电路中的电位器节制调理器电路中三端双向可控硅开关的开通点，而且经由过程实现调光改变全体的平均AC电流。　　　　但是，即便它们包罗一个功率因数校订前端，LED转换器和其它电源或电子镇流器也不会成为调光器的纯电阻负载。当调光程度被下降时，调光器中的三端双向可控硅开关可能会不纪律被激起或错过开关周期。影响这类机能的身分很是复杂，因为我们已找到了一个简单的处理方案，能够在多级系统中最年夜水平的降服这类问题，是以在这里没有需要进行深切阐发。　　无需将降压变压器的低级侧中的整流换向电感器前往到电容分压器的中点，电流便可以经由过程一个DC分隔电容器流回到线输入。这就在AC线轮回竣事前，供给了少许的额外电流，这些电流将使三端双向可控硅开关处在开启状况，并使其在所要求的调光规模内运转。这一处理方案经由过程操纵那些将被华侈的电流，经由过程基在三端双向可控硅开关的调光器帮忙调光。（图3）图3:前端和带有调光电荷泵的半桥　　操纵这类体例调光是切实可行的，跟着调光级此外下降，前端级的输出总线电压也在下降。这就使得次级电压也降落，因为LED负载有固定的总压降，电压中的一个细小转变也将引发电流和光输出的庞大转变。经由过程这类体例，实现了LED的线性调光，知足了更复杂的PWM调光电路的要求并避免了可能的专利侵权。虽然调光器兼容性需要丧失必然的效力，但多级设置装备摆设还是更高机能LED驱动器设想的绝佳选择。