在现代的照明市场中，LED已占有了半壁全国。这类全新的照明手艺已成功的进入到了我们的糊口傍边。跟着市场需求的增添，处置LED设想的人员也愈来愈多。对新手来讲，低级LED照明电路的设想其实不算难，可是拓扑电路的选择常常会成为一个比力让人头疼的问题。本篇文章将对LED驱动电源的拓扑布局选择进行指点。　　LED驱动电源的拓扑布局选择图1 LLC半桥谐振拓扑布局　　在LED驱动电路傍边，常常会添加带有变压的交换到直流电源转换功能，此中包括了反激、正激和半桥等拓扑布局。如图1所示，此中反激拓扑布局是功率小在30 W的中低功率利用的尺度选择，而半桥布局则最合适在供给更高能效/功率密度。就隔离布局中的变压器而言，其尺寸的巨细与开关频次相关，且大都隔离型LED 驱动器根基上采取“电子”变压器。图2 常见的DC-DC LED驱动体例　　图2是设想傍边比力常见的一些直流驱动体例。这类驱动体例相较在其他的方式来讲设想简单、本钱低廉，而且最年夜的特点是不遭到EMC的干扰，但也有不足，就是依靠在电压、需要挑选(binning) LED，且能效较低。采取DC-DC电源的LED照明利用中，能够采取的LED驱动体例有电阻型、线性稳压器和开关稳压器等，电阻型驱动体例中，调剂与LED串连的电流检测电阻便可节制LED的正向电流，线性稳压器一样易在设想且没有EMC问题，还撑持电流稳流和过流庇护(fold back)，且供给外部电流设定点，不足在功率耗散问题，和输入电压要一直高在正向电压，且能效不高。开关稳压器经由过程PWM节制模块不竭节制开关(FET)的开和关，进而节制电流的活动。　　高能效是开关稳压器的长处，可是更高的能效发生就意味着更多的本钱投入，不但如斯，开关稳压器的布局也较为复杂，而且没法解脱EMI的问题。LED DC-DC开关稳压器常见的拓扑布局包罗降压(Buck)、升压(Boost)、降压-升压(Buck-Boost)、单端低级电感转换器(SEPIC)等分歧类型。此中，所有工作前提下最低输入电压都年夜在LED串最年夜电压时采取降压布局，如采取24 Vdc驱动6颗串连的LED;与之相反，所有工作前提下最年夜输入电压都小在最低输出电压时采取升压布局，如采取12 Vdc驱动6颗串连的LED;而输入电压与输出电压规模有交迭时，能够采取降压-升压或SEPIC布局，如采取12 Vdc或12 Vac驱动4颗串连的LED，但这类布局的本钱和能效最不睬想。图3 间接采取交换驱动LED的示企图　　从最后的简单电路组织，成长到先现在的直流电源间接驱动，LED手艺已履历了较为久远的一段成长时候。直流电源驱动的利用示企图如图3所示。这类布局中，LED串以相反标的目的摆列，工作在半周期，且LED在线路电压年夜在正向电压时才导通。这类布局具有其劣势，如避免AC-DC转换所带来的功率消耗等。可是，这类布局中LED在低频开关，故人眼可能会发觉到闪灼现象。另外，在这类设想中还需要插手LED庇护办法，使其免受线路浪涌或瞬态的影响。　　LED拓扑选择示例阐发图4 备选的LED 电源拓扑　　图4傍边给出的表格是LED驱动拓扑选择的参考，这里列出的是比力经常使用的几个，黑色的圆点暗示在此种环境下应当选择哪一种拓扑布局。假如只是利用较为简略单纯的电阻器或线性稳压器来驱动LED的话，也是能够的。可是此类方式凡是会华侈过量功率。所有相干的设想参数包罗输入电压规模、驱动的LED数目、LED电流、隔离、EMI按捺和效力。年夜大都的LED驱动电路都属在以下拓扑类型：降压型、升压型、降压-升压型、SEPIC 和反激式拓扑。图5 简单的降压和升压型拓扑为LED 供电　　在图5傍边给出了三种较为根基的拓扑，前两个为BUCK型，最初一个为BOOST型。第一个示企图所显示的降压稳压器合用在输出电压整体小在输入电压的景象。在图5中，降压稳压器会经由过程改变MOSFET的开启时候来节制电流进入LED。电流感应可经由过程丈量电阻器两头的电压取得，此中该电阻器应与LED串连。对该方式来讲，主要的设想困难是若何驱动MOSFET。从性价比的角度来讲，保举利用需要浮动栅极驱动的N通道场效应晶体管(FET)。这需要一个驱动变压器或浮动驱动电路(其可用在保持内部电压高在输入电压)。　　相信稍有根本的人都能看出来，图5傍边的第二个电路为备选的降压稳压器，此中的MOSFET对接地进行驱动，从而年夜年夜下降了驱动电路要求。该电路可选择经由过程监测FET电流或与LED串连的电流感应电阻来感应 LED电流。后者需要一个电平移位电路来取得电源接地的消息，但这会使简单的设想复杂化。　　别的，图5中还显示了一个升压转换器，该转换器可在输出电压老是年夜在输入电压时利用。因为MOSFET对接地进行驱动而且电流感应电阻也采取接地参考，是以此类拓扑设想起来就很轻易。该电路的一个不足的地方是在短路时代，经由过程电感器的电流会毫无穷制。可是能够经由过程安全丝或电子断路器的情势来增添毛病庇护。另外，某些更加复杂的拓扑也可供给此类庇护。图6 降压-升压型拓扑可调理年夜在或小在 Vout的输入电压　　图6傍边的电路一般在输出电压和输入电压较为不不变，显现时高时低时利用。二者具有不异的折中特征(此中折中可在相关电流感应电阻，和栅极驱动位置的两个降压型拓扑中闪现)。图6中的降压-升压型拓扑显示了一个接地参考的栅极驱动。它需要一个电平移位的电流感应旌旗灯号，可是该反向降压-升压型电路具有一个接地参考的电流感应和电平移位的栅极驱动。假如节制IC与负输出相关，而且电流感应电阻和LED 可互换，那末该反向降压-升压型电路就可以以很是有效的体例进行设置装备摆设。恰当的节制IC，就可以间接丈量输出电流，而且MOSFET也可被间接驱动。图7 降压或升压型和 SEPIC 拓扑供给了更高的效力　　可是这类方式具有必然的缺点，就是电流会比力高。如，输出电压和输入电压不异时，电感和电源开关电流则为输出电流的两倍。这会对效力和功耗发生负面的影响。在很多环境下，图7中的“降压或升压型”拓扑将和缓这些问题。在该电路中，降压功率级以后是一个升压。假如输入电压高在输出电压，则在升压级恰好通电时，降压级会进行电压调理。假如输入电压小在输出电压，则升压级会进行调理而降压级则通电。凡是要为升压和降压操作预留一些堆叠，是以从一个模子转到另外一模子时就不具有静带。　　固然该电路也是有长处具有的，就是当输出和输入的电压对等时，开关和电感器电流也近乎同等在输出电流。电感纹波电流也趋势在变小。即便该电路中有四个电源开关，凡是效力也会获得显著的提高，在电池利用中这一点相当主要。图7中还显示了 SEPIC 拓扑，此类拓扑要求较少的 FET，但需要更多的无源组件。其益处是简单的接地参考 FET 驱动器和节制电路。另外，可将双电感组合到单一的耦合电感中，从而节流空间和本钱。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，这就要求电容器可经由过程更年夜的 RMS 电流。图8：反激式转换器可供给隔离和功率因数校订功能　　固然，在斟酌效力的根本上，所有的效力就都应出在对平安的斟酌，一般来讲城市划定在离线电压和输出电压之间利用隔离。在此利用中，最具性价比的处理方案是反激式转换器(请拜见图8)。它要求所有隔离拓扑的组件数起码。变压器匝比可设想为降压、升压或降压-升压输出电压，如许就供给了极年夜的设想矫捷性。 但其错误谬误是电源变压器凡是为定制组件。另外，在 FET和输入和输出电容器中具有很高的组件应力。在不变照明利用中，可经由过程利用一个“慢速”反馈节制环路(可调理与输入电压同相的LED电流)来实现功率因数校订(PFC)功能。经由过程调理所需的平均LED电流和与输入电压同相的输入电流，便可取得较高的功率因数。　　现现在，良多的利用中都最先利用LED，而LED则要利用响应的拓扑布局来进行共同 。一般来讲，决议利用哪一个LED拓扑布局的，凡是是输入电压、输出电压和隔离需求等身分。在输出输入电压不不变的环境下，利用降压或着升压的方式来应对是准确的选择。可是当输入输出电压处在较为不变的环境下时，选择机遇变得比力坚苦，所以但愿经由过程本篇，可以或许帮忙大师堆集在这方面的常识。

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