從效率、靈活度等多方面對LED路燈四種電源設(shè)計對比分析

LED路燈是LED照明中一個很重要應(yīng)用。在節(jié)能省電的前提下，LED路燈取代傳統(tǒng)路燈的趨勢越來越明顯。我們今天就從效率、靈活度、單串LED數(shù)目、研發(fā)成本等方面對四種LED路燈電源設(shè)計方案進行對比分析。

　　方案一：DC或電池輸入，對6串LED分別做恒流控制

　　它采用多串的升壓結(jié)構(gòu)設(shè)計，LED驅(qū)動的方式與前一種類似，差別在于由AC輸入改為DC或是由電池輸入(圖1)。低壓側(cè)傳感的設(shè)計只要選擇適當?shù)腗OS管，LED可以串相當多的顆數(shù)。相對于AC輸入的方案，其設(shè)計較為簡單。但由于多了一次升壓的開關(guān)，效率相對較低。方案的優(yōu)點是設(shè)計簡單、電路成本低，缺點是效率較低。它適合太陽能電池或通過適配器輸入的路燈。

　　圖1DC或電池輸入，對6串LED分別做恒流控制的電源設(shè)計方案

　　方案二：直接AC輸入，對6串LED分別做恒流控制

　　在本文介紹的幾種方案之中，這一種方案應(yīng)該是目前效率最高、電路成本最低的方案。直接用光電耦合器對初級側(cè)電路進行回溯控制，調(diào)節(jié)輸出電壓。相對于其它傳統(tǒng)方案，該方案的開關(guān)損耗少。將CS的電壓固定在0.25V，對6串LED分別做恒流控制。IC會偵測FB的位置，將電壓最低那串LED固定在0.5V。此時由于各串LED的Vf值的總和不同，產(chǎn)生的壓降會落在MOS管上，導(dǎo)致一些損耗。如果是一般對Vf分BIN篩選過后的LED，損耗應(yīng)該可以控制在2%以內(nèi)，少于一般的開關(guān)損耗。

　　圖2直接AC輸入，對6串LED分別做恒流控制的電源設(shè)計方案　　該方案的優(yōu)點是效率高、成本低，缺點是AC輸入、需要較多的研發(fā)成本。該方案適用于可以用AC直接輸入的路燈。

　　方案三：單串設(shè)計升壓結(jié)構(gòu)

　　同樣的單串設(shè)計，升壓結(jié)構(gòu)(圖3)會較降壓結(jié)構(gòu)的效率低，但是LED串聯(lián)的數(shù)目不再受限于IC的耐壓，而是由MOS來決定，因而可以串聯(lián)較多的LED。由于大多數(shù)的太陽能電池的輸出電壓都不高，因此太陽能路燈較適合使用升壓結(jié)構(gòu)。而選用電流模式的恒流設(shè)計，可以讓輸出電流較不受輸入電壓變化的影響，在電池滿載以及快沒電時，都能讓路燈維持相同的亮度。

圖3單串設(shè)計升壓結(jié)構(gòu)的電源設(shè)計方案

　　該方案的優(yōu)點是串聯(lián)LED數(shù)目不受IC耐壓限制，缺點是電路成本較高，效率較降壓結(jié)構(gòu)稍低。它適合太陽能路燈。

　　方案四：單串降壓結(jié)構(gòu)

　　有些廠商仍喜歡用單串的設(shè)計，優(yōu)點是維修容易，而且可以做模塊化設(shè)計。不同功率的路燈可以使用相同的燈條，只要更換面板，插上不同數(shù)目的燈條，就可以組合出各種不同功率的路燈。但它的缺點是每一串都需要獨立的電源模塊，成本較高，而降壓的結(jié)構(gòu)會讓LED的數(shù)目受限于IC的耐壓。在圖3所示的例子中，LED最多串到14顆，如果要設(shè)計20W的燈條，就需要使用700mA的LED。為了使效率達到最高，必需針對LED的數(shù)目來調(diào)節(jié)輸入電壓，也就是適配器的輸出電壓。以10顆LED為例，如果要達到最高效率，就必須把輸入電壓調(diào)到約42V左右。

圖4單串降壓結(jié)構(gòu)的電源設(shè)計方案

　　該方案的優(yōu)點是降壓結(jié)構(gòu)效率較高、單串設(shè)計、配置較為靈活，缺點是電路成本較高、LED串聯(lián)數(shù)目受限于IC耐壓。它適合通過適配器輸入的路燈。

　　下表對LED路燈四種電源設(shè)計方案的優(yōu)勢進行了比較并排序。

表LED路燈四種電源設(shè)計方案比比看

　　針對幾種不同LED路燈的應(yīng)用，提出了適合的架構(gòu)，并對其優(yōu)缺點進行分析，相信工程師能根據(jù)具體狀況和設(shè)計的路燈種類，找到最合適的方案。