LED驅(qū)動電源的拓撲結(jié)構(gòu)選擇

圖6：降壓-升壓型拓撲可調(diào)節(jié)大于或小于 Vout 的輸入電壓

圖 6顯示了兩款降壓-升壓型電路，該電路可在輸入電壓和輸出電壓相比時高時低時使用。兩者具有相同的折衷特性(其中折衷可 在有關(guān)電流感應電阻和柵極驅(qū)動位置的兩個降壓型拓撲中顯現(xiàn))。圖6中的降壓-升壓型拓撲顯示了一個接地參考的柵極驅(qū)動。它需要一個電平移位的電流感應信號，但是該反向降壓-升壓型電路具有一個接地參考的電流感應和電平移位的柵極驅(qū)動。如果控制 IC 與負輸出有關(guān)，并且電流感應電阻和LED 可交換，那么該反向降壓-升壓型電路就能以非常有用的方式進行配置。適當?shù)目刂?IC，就 能直接測量輸出電流，并且 MOSFET 也可被直接驅(qū)動。

該降壓-升壓方法的一個缺陷是電流相當高。例如，當輸入和輸出電壓相同時，電感和電源開關(guān)電流則為輸出電流的兩倍。這會 對效率和功耗產(chǎn)生負面的影響。在許多情況下，圖7中的“降壓或升壓型”拓撲將緩和這些問題。在該電路中，降壓功率級之后是一個 升壓。如果輸入電壓高于輸出電壓，則在升壓級剛好通電時，降壓級會進行電壓調(diào)節(jié)。如果輸入電壓小于輸出電壓，則升壓級會進行 調(diào)節(jié)而降壓級則通電。通常要為升壓和降壓操作預留一些重疊，因此從一個模型轉(zhuǎn)到另一模型時就不存在靜帶。

當輸入和輸出電壓幾乎相等時，該電路的好處是開關(guān)和電感器電流也近乎等同于輸出電流。電感紋波電流也趨向于變小。即使 該電路中有四個電源開關(guān)，通常效率也會得到顯著的提高，在電池應用中這一點至關(guān)重要。圖7中還顯示了 SEPIC 拓撲，此類拓撲 要求較少的 FET，但需要更多的無源組件。其好處是簡單的接地參考 FET 驅(qū)動器和控制電路。此外，可將雙電感組合到單一的耦合 電感中，從而節(jié)省空間和成本。但是像降壓-升壓拓撲一樣，它具有比“降壓或升壓”和脈動輸出電流更高的開關(guān)電流，這就要求電容 器可通過更大的 RMS 電流。

圖7：降壓或升壓型以及 SEPIC 拓撲提供了更高的效率

出于安全考慮，可能規(guī)定在離線電壓和輸出電壓之間使用隔離。在此應用中，最具性價比的解決方案是反激式轉(zhuǎn)換器(請參見圖8)。它要求所有隔離拓撲的組件數(shù)最少。變壓器匝比可設計為降壓、升壓或降壓-升壓輸出電壓，這樣就提供了極大的設計靈活性。 但其缺點是電源變壓器通常為定制組件。此外，在 FET 以及輸入和輸出電容器中存在很高的組件應力。在穩(wěn)定照明應用中，可通過 使用一個“慢速”反饋控制環(huán)路(可調(diào)節(jié)與輸入電壓同相的 LED 電流)來實現(xiàn)功率因數(shù)校正 (PFC) 功能。通過調(diào)節(jié)所需的平均 LED 電 流以及與輸入電壓同相的輸入電流，即可獲得較高的功率因數(shù)。

圖8：反激式轉(zhuǎn)換器可提供隔離和功率因數(shù)校正功能

調(diào)光技術(shù)

需要對 LED 進行調(diào)光是一件很平常的事。例如，可能需要調(diào)節(jié)顯示屏或調(diào)節(jié)建筑燈的亮度。實現(xiàn)此操作的方式有兩種：即降低 LED 電流或快速打開 LED 再關(guān)閉，然后使眼睛最終得到平衡。因為光輸出并非完全與電流呈線性關(guān)系，因此降低電流的方法效率最低。此外，LED 色譜通常會在電流低于額定值時發(fā)生改變。請記住：人對亮度的感知成指數(shù)倍增，因此調(diào)光就需要電流出現(xiàn)更大的百 分比變動。因為在全電流下，3% 的調(diào)節(jié)誤差由于電路容差緣故可在 10% 的負載下放大成 30% 甚至更大的誤差，因此這會對電路設 計產(chǎn)生重大的影響。盡管存在響應速度問題，但通過脈寬調(diào)制 (PWM) 來調(diào)節(jié)電流仍更為精確。當照明和顯示時，需要 100Hz 以上的 PWM 才能使人眼不會察覺到閃爍。10% 的脈沖寬度處于毫秒范圍內(nèi)，并且要求電源具有高于 10 kHz 以上的帶寬。