淺談數字電源技術推動LED照明發展

用戶已經習慣于白熾燈的調光，因此往往期待LED的調光性能接近甚至超過以往的體驗。因此調光性能對于廣大用戶接受LED燈非常重要。調光性能的好壞完全取決于驅動電源的控制。目前市場上的一些可調光的LED燈在很多方面無法滿足用戶的需要。比如說，如果多個LED燈連接在同一個調關器上，各個燈的亮度會有明顯的差別，這是調光的一致性。還有，用戶調光時，希望馬上看到調光的效果，但是又不希望看到突然的亮度跳躍甚至熄滅，這是調光的動態響應。一些LED 燈的光照度隨著輸入電壓而變化，在一些電網電壓波動比較大的地區就會影響用戶的使用。更重要的是，如果LED燈不能穩定照明而是不停的閃爍，用戶是無法接受的。

很多LED燈利用平均輸入電壓或者近似均方根輸入電壓來控制輸出電流。如果每個LED燈對輸入電壓的檢測和判斷有差別，就會造成輸出光照的不一致。如果輸入電壓降低，檢測的平均電壓會降低，LED燈輸出光照就會減小。而利用數字技術則可以實現對輸入信號相位的的檢測。由于相位是一個時間量，輸入電壓的變化對相位的影響有限。因此，如果結合輸入電壓和相位的檢測，可以實現穩定并且一致的輸出光照。數字算法還可以檢測用戶調光的速度來預測可能的調光的位置，使得輸出電流快速的跟隨用戶的指令來變化。這樣平衡了調光的動態響應和準確性，防止了調光過慢或者光照的過調。使得用戶調光的體驗接近傳統的白熾燈。

2.3 調光安全性

當用戶購買LED燈以后，生產廠商無法完全了解其使用環境。交流輸入的頻率可以是50Hz或者60Hz；調關器可以是支持的或者是不支持的；電網電壓會產生波動，也會產生畸變；等等。諸多因素會影響LED燈的亮度變化甚至安全性。驅動電路的設計必須考慮這些可能發生的環境變化，具備相應的對策。當前的數字控制技術實現了：

自動調光模式識別。控制器可以自動識別前切相式調光器和后切相式調關器，甚至在運行過程中允許前后切調光器的轉換。

自動檢測不支持的調光器。如果某一種調光器是所生產的LED 燈不能支持的，數字技術可以根據其輸出波形，迫使LED 燈進入保護模式，保障了用戶的使用安全。

自動防止多次快速啟動。由于LED 燈要求啟動快，當LED 燈發生故障，或者輸入電壓畸變嚴重時，驅動電源有可能反復地重啟動，造成驅動電路的過熱。數字控制可以很方便的判斷路障的存在，防止頻繁的重復啟動。

3 典型的數字LED控制系統

數字控制LED系統結構

圖5是iWatt的iW3610系列數字調光控制系統結構示意圖。iW3610控制器采用8個管腳的封裝，實現了如下功能：

調光器阻抗匹配

輸入功率因數控制

Boost電壓的預測和控制

反激式變換器的一次側恒流控制

調光器的類型檢測和調光控制

完整的輸入，輸出和內部保護

4 調光器識別和控制流程

圖6是iWatt的iW3610系列數字控制器的內部結構圖。VIN 采樣調光器的輸出電壓波形。調光器信號通過模擬到數字轉換進入調光控制和相位檢測數字模塊。根據前切或者后切相位的百分比，恒流控制模塊計算出所需的輸出電流控制量。控制量通過數字到模擬轉換提供給原邊電流控制比較器（Ipeak）。Isense檢測原邊電流信號，通過圖1所示的恒流控制原理，得到穩定的 LED輸出電流。Vsense提供變壓器反激的電壓信號。通過對反激信號的解析，控制器可以獲得輸出電壓，電流以及波谷的時間點來實現各種保護功能。