淺談數字電源技術推動LED照明發展

LED照明以其發光效率高，使用壽命長，亮度控制簡單和環保的優勢，迅速受到廣大用戶的歡迎。作為新型的節能光源，LED燈具會逐步地取代傳統的白熾燈泡。LED照明的不斷普及對調光和控制技術提出了越來越高的要求。當前用戶主要關心的是，LED燈具必須要使用安全、重量輕、壽命長、不影響用戶健康，并可適用于現有的調光設備以及可以承受的價格。

數字電源技術突破傳統方案的局限性，可以對用戶的要求進行整合和優化，為LED 驅動和調光控制提供一個完整的解決方案。本文針對LED燈的具體設計問題來討論數字技術的優勢和解決問題的方法。

1 LED驅動技術

高效率無光耦轉換 LED的驅動電路把能量從交流電網轉換為本身發光所需的直流形式。能量在轉換的過程中會有損耗。轉換效率越高，損耗越小，對驅動部分散熱的要求也越低。絕大多數LED燈采用灌膠和鋁散熱器來解決散熱問題。對用戶而言，高效率的驅動方案可以降低驅動電路的散熱成本，減輕LED燈的重量。降低電路溫升還有利于提高LED燈的使用壽命。傳統的隔離驅動方案利用光耦傳遞二次側的電流信號給一次側控制器來維持穩定的輸出電流。二次側檢測電路增加了驅動電路的復雜性、成本和損耗。光耦的使用還降低了可靠性。因此，主流的LED燈生產廠家都開始采用無光耦的原邊反饋技術。當前，數字原邊反饋技術已經成熟并且得到了廣泛應用。數字控制可以實現無光耦反饋的輸出電流的精確控制。利用變壓器反饋波形，數字技術還可以實現波谷開通來提高轉換效率。

1.1 無光耦精確電流控制

圖1（a）顯示一個原邊反饋的反激變換器。一次側和二次側的電流波形顯示在圖1（b）中。平均輸出電流Iout=1/2XXXX,這里Isp是變壓器副邊繞組的峰值輸出電流；Trst是變壓器磁恢復時間；Tprd是開關周期。在理想情況下，原邊峰值電流Ipp=XXXX，其中Np和Ns是原邊和副邊繞組匝數。因此，輸出電流Iout=XXXXXX。現在假定Iset是設計輸出電流，數字控制器可以通過控制原邊峰值電流Ipp=XXXXX來獲得所需的輸出電流。

1.2 波谷開通控制

波谷開通的主要目的是獲得高效率。圖2是MOSFET關斷以后耦合到變壓器輔助繞組上的電壓波形。如圖2 所示，變壓器在T1時間點完成磁恢復。然后磁化電感和MOSFET漏級雜散電容開始諧振。如果MOSFET 的開通正好處在漏源電壓諧振的谷底T3，就可以達到最低開關損耗。同時電磁干擾的減小有利于提高輸入濾波器的效率。利用數字技術對輔助繞組上的電壓波形作分析，可以非常簡單的實現波谷開通的功能。