高压、高亮度LED驱动设计

1)有源法：利用一个具有内置算法的 IC，让电流消耗与输入电压匹配;

2)大电流电感填谷法：要求路由二极管和存储电容在 AC 输入处在过渡阶段时提供电流;

3)自然法：一般为间断运行反向结构的一个开关式电源即 SMPS。

由于要求低寿命的电解质，填谷法限制了驱动器的寿命。反向运行要求一个变压器，从而使成本增加，并且会形成较多的电磁干扰 (EMI) 辐射(通过变压器的磁通损耗)以及导通系数(通过间断运行引起的高压和电流峰值，以及等于 VIN + VOUT的反射电压。)

图2使用一个有源PFC 器件的简单升压设计

将相同方法用于驱动低压 LED，意味着您必须首先升高 PFC 的输入电压，然后将该电压降至 LED 串的 Vf 压降。这样便增加了驱动器的复杂度和成本，且通常还要增加整个功率级来将高 PFC 电压转换为 LED 电流。一种更常见的低压 LED 驱动方法是在间绕行电感器断模式下运行的反向拓扑中使用电源(请参见图3)。变压器的匝数比有助于桥接 VIN 和 Vf 之间的电压差。这种拓扑的缺点是复杂性(以及与之相关的高成本)，无法接受通用 AC 输入，高 EMI 导通系数以及辐射(由反射电压和变压器磁通损耗引起)。另外，在没有大容量电容的情况下进行设计会更加困难。高压大容量电容一般为电解质型，且寿命有限，特别是在高热环境下。另外，更低电压会形成更高的电流，从而使温度升高，增大电源路径组件尺寸，同时也限制了选定 LED 的输出。

图3基于低压变大电流电感压器的LED 驱动器

LED 照明的一个重要属性是能够使用现有亮度调节解决方案进行亮度调节(主要是基于 TRIAC)。这种在整个 TRI电感器的功能和用途AC 范围进行亮度调节的能力也就是较好驱动 LED 和较差或者自驱动 LED 之间的差别，而 CFL 方法也是这样一种情况。必须注意避免闪烁(TRIAC 失败)，并提供足够的亮度调节负载，以让调节器维持在导通模式下。若想要降低 60 Hz 波形对 LED驱动电压的影响，并限制传导 EMI 传回输入波形(其会违反 FCC 规范)，必需对 AC 线路进行滤波处理。

在 TRIAC 调节和将调节结果转换成等效电压或者电流期间“解码”AC 签名电感生产厂家，而其可以被直接插入到电源中，也可以被转换成脉宽调制 (PWM) 信号来根据调节百分比对 LED“开启”时间进行调节，这样便实现了亮度调节。

进行亮度调节时需要做出许多折中。在驱动器反馈路径中注入模拟电压或者电流是最为高成本的一种方法，其要求最小附加电路。但是，它也有一些缺点。PWM SMPS 中可能会牺牲环路稳定性，并且在电压瞬态期间会出现振荡或者振铃。这种现象会以 LED 光线输出闪烁的形式出现。另一个缺点是模拟调节减少了 LED 的电流，从而引起调节范围的颜色改变。例如，全电流下的蓝白色 LED 在低电流时可能会变得更像黄白色。

利用数字亮度调节(例如：PWM) 可以通过一个并联 FET 使其“短路”来开关LED 串，也可以通过将一个 FET 与电流检测电阻器并联来让 LED 串同接地断开。使用这种方法，电流便可保持恒定流过 LED，但是点亮一段时间后会变暗。这样做的优点是颜色在整个调节范围内都不会发生变化。

如 Everlight HiVo 系列的 LED 具有可适应 110Vac 和 220 Vac 电压的 Vf 范围。使用两个串联 220Vac 可确保有源 PFC 升压设计适应所有输入电压(90-277 Vac)。将它们串联或者并联都可以提供覆盖许多电源和电压配置的灵活性。

总结

总之，以 PFC 升压配置结构驱动时，HVHB LED 具有小尺寸、高 PFC、高效率、低成本和低复杂度的优点。所有这些优点为今天市售的一些 CFL 照明解决方案提供了一种极具竞争力和引人注目的解决方案。

大电流电感

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