淺談數(shù)字電源技術(shù)推動LED照明發(fā)展

用戶已經(jīng)習(xí)慣于白熾燈的調(diào)光，因此往往期待LED的調(diào)光性能接近甚至超過以往的體驗。因此調(diào)光性能對于廣大用戶接受LED燈非常重要。調(diào)光性能的好壞完全取決于驅(qū)動電源的控制。目前市場上的一些可調(diào)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(diào)關(guān)器上，各個燈的亮度會有明顯的差別，這是調(diào)光的一致性。還有，用戶調(diào)光時，希望馬上看到調(diào)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(diào)光的動態(tài)響應(yīng)。一些LED 燈的光照度隨著輸入電壓而變化，在一些電網(wǎng)電壓波動比較大的地區(qū)就會影響用戶的使用。更重要的是，如果LED燈不能穩(wěn)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(shù)字技術(shù)則可以實現(xiàn)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(jié)合輸入電壓和相位的檢測，可以實現(xiàn)穩(wěn)定并且一致的輸出光照。數(shù)字算法還可以檢測用戶調(diào)光的速度來預(yù)測可能的調(diào)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(diào)光的動態(tài)響應(yīng)和準(zhǔn)確性，防止了調(diào)光過慢或者光照的過調(diào)。使得用戶調(diào)光的體驗接近傳統(tǒng)的白熾燈。

2.3 調(diào)光安全性

當(dāng)用戶購買LED燈以后，生產(chǎn)廠商無法完全了解其使用環(huán)境。交流輸入的頻率可以是50Hz或者60Hz；調(diào)關(guān)器可以是支持的或者是不支持的；電網(wǎng)電壓會產(chǎn)生波動，也會產(chǎn)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(qū)動電路的設(shè)計必須考慮這些可能發(fā)生的環(huán)境變化，具備相應(yīng)的對策。當(dāng)前的數(shù)字控制技術(shù)實現(xiàn)了：

自動調(diào)光模式識別。控制器可以自動識別前切相式調(diào)光器和后切相式調(diào)關(guān)器，甚至在運行過程中允許前后切調(diào)光器的轉(zhuǎn)換。

自動檢測不支持的調(diào)光器。如果某一種調(diào)光器是所生產(chǎn)的LED 燈不能支持的，數(shù)字技術(shù)可以根據(jù)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(dāng)LED 燈發(fā)生故障，或者輸入電壓畸變嚴重時，驅(qū)動電源有可能反復(fù)地重啟動，造成驅(qū)動電路的過熱。數(shù)字控制可以很方便的判斷路障的存在，防止頻繁的重復(fù)啟動。

3 典型的數(shù)字LED控制系統(tǒng)

數(shù)字控制LED系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖5是iWatt的iW3610系列數(shù)字調(diào)光控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。iW3610控制器采用8個管腳的封裝，實現(xiàn)了如下功能：

調(diào)光器阻抗匹配

輸入功率因數(shù)控制

Boost電壓的預(yù)測和控制

反激式變換器的一次側(cè)恒流控制

調(diào)光器的類型檢測和調(diào)光控制

完整的輸入，輸出和內(nèi)部保護

4 調(diào)光器識別和控制流程

圖6是iWatt的iW3610系列數(shù)字控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。VIN 采樣調(diào)光器的輸出電壓波形。調(diào)光器信號通過模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換進入調(diào)光控制和相位檢測數(shù)字模塊。根據(jù)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(shù)字到模擬轉(zhuǎn)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(wěn)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(xiàn)各種保護功能。