在LED驅動電路當中,經常會添加帶有變壓的交流到直流電源轉換功能,其中包含了反激、正激及半橋等拓撲結構。如圖1所示,其中反激拓撲結構是功率小于30 W的中低功率應用的標準選擇,而半橋結構則最適合于提供更高能效/功率密度。就隔離結構中的變壓器而言,其尺寸的大小與開關頻率有關,且多數(shù)隔離型LED 驅動器基本上采用“電子”變壓器。
設計當中比較常見的一些直流驅動方式。這種驅動方式相較于其他的方法來說設計簡單、成本低廉,并且最大的特點是不受到EMC的干擾,但也有不足,就是依賴于電壓、需要篩選(binning) LED,且能效較低。采用DC-DC電源的LED照明應用中,可以采用的LED驅動方式有電阻型、線性穩(wěn)壓器及開關穩(wěn)壓器等,電阻型驅動方式中,調整與LED串聯(lián)的電流檢測電阻即可控制LED的正向電流,線性穩(wěn)壓器同樣易于設計且沒有EMC問題,還支持電流穩(wěn)流及過流保護(fold back),且提供外部電流設定點,不足在功率耗散問題,及輸入電壓要始終高于正向電壓,且能效不高。開關穩(wěn)壓器通過PWM控制模塊不斷控制開關(FET)的開和關,進而控制電流的流動。
高能效是開關穩(wěn)壓器的優(yōu)點,但是更高的能效產生就意味著更多的成本投入,不僅如此,開關穩(wěn)壓器的結構也較為復雜,并且無法擺脫EMI的問題。LED DC-DC開關穩(wěn)壓器常見的拓撲結構包括降壓(Buck)、升壓(Boost)、降壓-升壓(Buck-Boost)、單端初級電感轉換器(SEPIC)等不同類型。其中,所有工作條件下最低輸入電壓都大于LED串最大電壓時采用降壓結構,如采用24 Vdc驅動6顆串聯(lián)的LED;與之相反,所有工作條件下最大輸入電壓都小于最低輸出電壓時采用升壓結構,如采用12 Vdc驅動6顆串聯(lián)的LED;而輸入電壓與輸出電壓范圍有交迭時,可以采用降壓-升壓或SEPIC結構,如采用12 Vdc或12 Vac驅動4顆串聯(lián)的LED,但這種結構的成本及能效最不理想。
從最初的簡單電路構造,發(fā)展到先如今的直流電源直接驅動,LED技術已經經歷了較為長遠的一段發(fā)展時間。直流電源驅動的應用示意圖如圖3所示。這種結構中,LED串以相反方向排列,工作在半周期,且LED在線路電壓大于正向電壓時才導通。這種結構具有其優(yōu)勢,如避免AC-DC轉換所帶來的功率損耗等。但是,這種結構中LED在低頻開關,故人眼可能會察覺到閃爍現(xiàn)象。此外,在這種設計中還需要加入LED保護措施,使其免受線路浪涌或瞬態(tài)的影響。