隨著LED燈在眾多領域里的應用，譬如商業(yè)照明和家庭照明，LED照明已全面有取代傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈之勢，因為相比傳統(tǒng)照明，LED照明盡管在價格上偏貴于傳統(tǒng)照明，但它具備節(jié)能，光效高，壽命長，無污染等顯著優(yōu)點，所以，LED照明能在短時內被市場認同。另外，隨著能源資源無節(jié)制地消耗，帶有節(jié)能性能的照明產品已受到政府組織的推廣，一些國家的能源組織也有發(fā)布相關政策，補貼滿足其標準的照明產品。如商業(yè)照明產品功率因數(shù)大于0.9，家用大于0.7就是美國能源之星的強制要求之一。所以在關注LED燈高光效，長壽命特點的同時，在保證低元器件成本的前提下，設計出具有高功率因數(shù)且性能高可靠LED驅動方案變得尤為重要。

　　1 LED照明的發(fā)展概述

　　消費者從傳統(tǒng)照明轉換到LED照明是已經(jīng)被認為是大勢所趨，有文章指出，LED照明相比白熾燈可以節(jié)省80%的能源，其壽命可以長至10年-20年之久。另外，LED燈相比緊湊性節(jié)能燈，不含有對環(huán)境有害的物質，如水銀，汞等重金屬物質，也沒有像節(jié)能燈（CFL）在啟動時暖燈時間長的問題，所以在全球資源緊張的大環(huán)境下，平衡到對環(huán)境與能源的厲害關系，政策上也會加速推廣LED照明，因為LED照明在發(fā)光原理、節(jié)能、環(huán)保的層面上都遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)照明產品，盡管短時間內LED照明的成本很高，譬如傳統(tǒng)60W白熾燈零售價格只有7W LED燈的1/10還不到，所以家庭用戶現(xiàn)階段對LED燈的價格承受能力還是有限的，但另一方面，在大多新建設中的商業(yè)照明市場中，如酒店和商場都使用了LED照明，已鮮見再有傳統(tǒng)照明的影子。

　　本文就將主要探討LED照明的驅動部分，怎樣降低輸入電流諧波，提高輸入功率因數(shù)。發(fā)達國家在照明領域里的能源問題已非常重視，譬如歐洲能源標準EVP5和美國能源之星在這方面已明確規(guī)定，住宅照明驅動器的功率因數(shù)PF必須大于0.7，商業(yè)照明大于0.9的強制性要求。

　　2 降壓式LED驅動器

　　2.1 介紹說明降壓式LED驅動器

　　三種常用的基本電源轉換結構通常是指降壓BUCK，升壓BOOST和升降壓BOOK-BOOST結構，它們都是非隔離式的，輸入和輸出電壓共同接在同一地線上。每種結構都有其自身的特性，如靜態(tài)電壓轉換率，輸入輸出電流特性，輸出電壓紋波和最重要的頻率響應特性，最普遍和最簡單的結構要數(shù)降壓式BUCK結構，通常設計時選擇降壓結構是基于LED上的輸出電壓總是小于輸入電壓，并且可以用非隔離式結構。這里再提一下降壓式結構的另外一個特點，因為主開關管的電流在每個開關周期內都是由零上升到額定值，所以它的輸入電流總是非連續(xù)的，而輸出電流時連續(xù)的，這是由于輸出電流是依靠電感和輸出端的電容會提供的。

　　在實際LED驅動器設計中，對于中、高LED電壓輸出都會采用降壓式結構，因為不僅結構簡單，而且元件成本和轉換效率上有明顯的優(yōu)點，所以其應用非常廣。

　　圖2.1：降壓結構線路圖和測試值

　　圖2.1是一個常規(guī)的BUCK降壓式線路，芯片是恩智浦公司的SSL2109控制器，原理圖上可以看出它的外圍元件非常少，電路非常簡單，電感只需要一個繞組，不像其它控制器必須依靠另外的輔助繞組給芯片供電，這里它是采用了一顆高壓瓷片電容C5，連接到主開關管柵極來進行充電，所以芯片啟動后，正常工作的電平都來自于這顆電容的作用。效率方面，它能達到90%以上，不足之處就是功率因數(shù)只有0.55左右，如圖2.1右側上的曲線所示。

　　2.2 降壓式結構LED驅動器的工作原理

　　降壓BUCK電路的主要運行波形圖如圖2.2所示，紫色通道是通過主開關管Q1的漏、源極間的電流波形，綠色通道是主開關管Q1的漏極電壓波形，藍色通道是輸入電流波形，黃色通道是輸入電壓的波形。

　　圖2.2：降壓結構測試波形

　　可以看到流過主開關管的電流平均值基本是一條水平線，主要原因是整流后的濾波電容（C1，C2）容量很大，其充滿后的存貯電壓足夠已在整個周期內泄放，所以輸入電壓總是會高于輸出電壓，每個周期內流過開關管的電流通過電阻R5轉換成電壓信號與芯片腳4檢測比較，一般芯片內部的電流參考腳的電平是一個固定值，通常0.5V左右，當達到參考值后，主開關管就停止工作，再等待下一個開通信號，就是檢測到開關管上的最低谷底電壓時，芯片再提供開通驅動信號給主開關管的柵極。所以，開關管每個周期的電流大小基本一致，這也就造成輸入線上電流（圖2.2中的淺藍色通道）的變化不是跟隨輸入電壓（圖2.2中的黃色通道）的變化而變化，所以在這種設計里，輸入功率因數(shù)會非常低，電流諧波也很大。