用恒流穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)高亮度LED照明方案

圖3 降壓-升壓轉(zhuǎn)換器典型電路圖

LED穩(wěn)流方案的分類

1 電阻
電阻是最簡(jiǎn)單、最低成本的穩(wěn)流方案。在實(shí)踐中，它們并不是一種實(shí)用的解決方案，因?yàn)樗鼈円蕾囉陔姵仉妷?，?dǎo)致LED亮度變化，能效低和必要的昂貴成本，并且需要耗時(shí)耗力的LED編碼。

2 線性穩(wěn)壓器
線性穩(wěn)壓器易于設(shè)計(jì)，能夠提供有效的穩(wěn)流及過(guò)流保護(hù)，并且提供外部電流設(shè)定點(diǎn)，是一種“中等的”HB-LED系統(tǒng)穩(wěn)流方案。然而，在當(dāng)今這個(gè)節(jié)能意識(shí)很強(qiáng)的時(shí)代，對(duì)于許多裝置，特別是街道照明、建筑物及電池供電應(yīng)用而言，設(shè)計(jì)人員可能會(huì)認(rèn)為它們耗電太多及能效低到不可接受。而能效低的線性穩(wěn)壓器幾乎都會(huì)有熱管理問(wèn)題，這通常需要采用某種形式的散熱片，但會(huì)增加整體設(shè)計(jì)的尺寸及成本。

3 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器
開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器是最昂貴及技術(shù)最復(fù)雜的LED電流控制方案。它們與線性穩(wěn)壓器及簡(jiǎn)單的電阻穩(wěn)流方案不同，易受電磁干擾(EMI)影響，為設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了另外一項(xiàng)需要克服的挑戰(zhàn)。然而，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器能效很高，且能為應(yīng)用提供亮度控制功能。對(duì)于中到大功率方案而言，或者應(yīng)用需要處理寬輸入電壓范圍，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器是唯一可行的選擇。

4 恒流穩(wěn)壓器
2引腳及3引腳恒流穩(wěn)壓器（如安森美半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)的）能夠提供比線性穩(wěn)壓器和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器更簡(jiǎn)單及更低成本的方案，而且比電阻方案更具性能優(yōu)勢(shì)。2引腳組件提供固定輸出，而3引腳版本提供采用簡(jiǎn)單的外部電阻來(lái)設(shè)定輸出的功能。其輸出電流值介于20～150mA之間，最大工作電壓為45V，確保能夠承受電池負(fù)載突降電壓。

圖4 恒流穩(wěn)壓器典型電路圖

使用恒流穩(wěn)壓器就像使用線性及開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器一樣，確保在它們支持的寬LED電壓范圍下提供恒定亮度。它們還保護(hù)LED在較高輸入電壓時(shí)免受過(guò)驅(qū)動(dòng)影響，并大幅降低或完全消除成本高昂、問(wèn)題很多的LED庫(kù)存編碼問(wèn)題。達(dá)40V的寬輸入電壓范圍支持多種應(yīng)用條件下的工作，承受相關(guān)的供電電壓波動(dòng)。恒流穩(wěn)壓器可以配置為降壓、升壓或SEPIC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如果驅(qū)動(dòng)的LED串的電流高于單個(gè)恒流穩(wěn)壓器能夠支持的范圍，就可以并聯(lián)這些組件來(lái)提供解決方案。

LED發(fā)射的光與其平均輸出電流成正比。恒流穩(wěn)壓器還能控制這個(gè)電流，提供額外的光輸出調(diào)節(jié)功能?？梢圆捎媚M調(diào)光或數(shù)字脈沖調(diào)變技術(shù)來(lái)提供調(diào)光功能。模擬調(diào)光方案結(jié)合輸入PWM信號(hào)及反饋電壓，從而降低平均輸出電流。數(shù)字調(diào)光方案使用輸入PWM信號(hào)來(lái)抑制穩(wěn)壓器的開(kāi)關(guān)，并降低平均輸出電流。典型調(diào)光頻率為200～1000Hz，因?yàn)槿搜鄄荒芸辞甯哂?00Hz頻率時(shí)的細(xì)微變化，但可察覺(jué)低于這個(gè)頻率時(shí)的細(xì)微變化。

結(jié)語(yǔ)
HB-LED有潛能成為多種多樣照明應(yīng)用的主力軍。將HB-LED照明與其他照明技術(shù)相比時(shí)，電源能效、長(zhǎng)壽命及設(shè)計(jì)多樣性僅是我們正面平價(jià)的一部分。隨著特定用途恒流穩(wěn)壓器的發(fā)展，更佳的多用途(all-round)系統(tǒng)方案將會(huì)誕生。