用恒流穩壓器實現高亮度LED照明方案

圖3 降壓-升壓轉換器典型電路圖

LED穩流方案的分類

1 電阻
電阻是最簡單、最低成本的穩流方案。在實踐中，它們并不是一種實用的解決方案，因為它們依賴于電池電壓，導致LED亮度變化，能效低和必要的昂貴成本，并且需要耗時耗力的LED編碼。

2 線性穩壓器
線性穩壓器易于設計，能夠提供有效的穩流及過流保護，并且提供外部電流設定點，是一種“中等的”HB-LED系統穩流方案。然而，在當今這個節能意識很強的時代，對于許多裝置，特別是街道照明、建筑物及電池供電應用而言，設計人員可能會認為它們耗電太多及能效低到不可接受。而能效低的線性穩壓器幾乎都會有熱管理問題，這通常需要采用某種形式的散熱片，但會增加整體設計的尺寸及成本。

3 開關穩壓器
開關穩壓器是最昂貴及技術最復雜的LED電流控制方案。它們與線性穩壓器及簡單的電阻穩流方案不同，易受電磁干擾(EMI)影響，為設計人員帶來了另外一項需要克服的挑戰。然而，開關穩壓器能效很高，且能為應用提供亮度控制功能。對于中到大功率方案而言，或者應用需要處理寬輸入電壓范圍，開關穩壓器是唯一可行的選擇。

4 恒流穩壓器
2引腳及3引腳恒流穩壓器（如安森美半導體開發的）能夠提供比線性穩壓器和開關穩壓器更簡單及更低成本的方案，而且比電阻方案更具性能優勢。2引腳組件提供固定輸出，而3引腳版本提供采用簡單的外部電阻來設定輸出的功能。其輸出電流值介于20～150mA之間，最大工作電壓為45V，確保能夠承受電池負載突降電壓。

圖4 恒流穩壓器典型電路圖

使用恒流穩壓器就像使用線性及開關穩壓器一樣，確保在它們支持的寬LED電壓范圍下提供恒定亮度。它們還保護LED在較高輸入電壓時免受過驅動影響，并大幅降低或完全消除成本高昂、問題很多的LED庫存編碼問題。達40V的寬輸入電壓范圍支持多種應用條件下的工作，承受相關的供電電壓波動。恒流穩壓器可以配置為降壓、升壓或SEPIC拓撲結構。如果驅動的LED串的電流高于單個恒流穩壓器能夠支持的范圍，就可以并聯這些組件來提供解決方案。

LED發射的光與其平均輸出電流成正比。恒流穩壓器還能控制這個電流，提供額外的光輸出調節功能。可以采用模擬調光或數字脈沖調變技術來提供調光功能。模擬調光方案結合輸入PWM信號及反饋電壓，從而降低平均輸出電流。數字調光方案使用輸入PWM信號來抑制穩壓器的開關，并降低平均輸出電流。典型調光頻率為200～1000Hz，因為人眼不能看清高于200Hz頻率時的細微變化，但可察覺低于這個頻率時的細微變化。

結語
HB-LED有潛能成為多種多樣照明應用的主力軍。將HB-LED照明與其他照明技術相比時，電源能效、長壽命及設計多樣性僅是我們正面平價的一部分。隨著特定用途恒流穩壓器的發展，更佳的多用途(all-round)系統方案將會誕生。