LED照明電源電路拓補結(jié)構(gòu)的演進過程
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為了解決該問題，集成電路工程師和電源工程師們想到了一種“紋波約束電路”(圖3-a為紋波約束電路原理圖[6];圖3-b為增加紋波約束電路后的LED電流波形，紋波由50%以上減小至4%)，該電路在2014年初開始正式進入量產(chǎn)，目前該電路有兩個主要缺陷：一是降低了系統(tǒng)效率(約1%～8%);一是提高了系統(tǒng)成本，增加了一個控制IC和一顆功率MOS且紋波很難降到3%以下。
5 新的系統(tǒng)拓補
筆者在研究以上PFC電路結(jié)構(gòu)的基礎上，結(jié)合自己的分析，提出了一種PFC+線性恒流級的拓補結(jié)構(gòu)(如圖4)。該結(jié)構(gòu)的輸出電流紋波可降到1%以內(nèi)。目前的問題是專用PFC控制IC一般為boost拓補，想要適合LED driver(第二級采用簡單的線性恒流IC)必須采用buck拓補[7-9]作為PFC控制級，以獲得更低的輸出電壓。該新結(jié)構(gòu)的缺陷是輸入電流諧波無法做到boost PFC的水平，僅與單級PFC相當。由于成本和性能上的優(yōu)勢，該結(jié)構(gòu)在未來可能有發(fā)展空間。
6 總結(jié)
由于篇幅有限，部分拓補結(jié)構(gòu)和電路的說明未能展開。另外，本文未就國內(nèi)、國外市場分開敘述LED驅(qū)動電源技術(shù)的發(fā)展，請見諒。在國際化程度越來越深的現(xiàn)在，不同市場的技術(shù)方向，區(qū)別并不明顯。
筆者認為，隨著LED照明電源的品質(zhì)要求越來越高， LED照明電源的拓補還將重新回到兩級PFC(第一級boost PFC，第二級flyback & buck恒流)的結(jié)構(gòu)，不過隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴大和成熟，兩級PFC(第一級boost PFC，第二級flyback & buck恒流)的成本將會被接受。
出于安全性和可靠性的考慮，驅(qū)動電路的許多細節(jié)設計都要考慮非理想因素和極限情況。電源工程師和集成電路工程師們需要根據(jù)不用的應用背景選擇合適的拓補結(jié)構(gòu)和具體實現(xiàn)電路。在這基礎上，越來越多的功能需求被提出和實現(xiàn)。其中最典型的例子就是調(diào)光和智能控制功能的設計，電路上最大的風險是干擾和閃爍，看似簡單的調(diào)光功能，背后凝聚了工程師們的智慧和辛苦。也正是在一批又一批工程師的努力下，LED驅(qū)動電源電路一步步發(fā)展、成熟。
可以展望，未來的室內(nèi)照明將會有功能越來越強、越來越智能的LED電源方案出現(xiàn)，未來高品質(zhì)的LED照明產(chǎn)品值得期待。
參考文獻：
[1] Steve Winder, Power Supplies for LED Driving , Newnes 2008(04)
[2] Abraham I. Pressman , Switching Power Supply Design，McGraw-Hill Professional 2008(07)
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[6] 杭州杰華特微電子有限公司，產(chǎn)品手冊：JW1231 500mA Adaptive 100/120Hz，Current Ripple Remover
[7] Huber, L. Design-Oriented Analysis and Performance Evaluation of Buck PFC Front End, Power Electronics, IEEE Trans, Issue 1, Jan. 2010
[8] Xiaogao Xie, An Improved Buck PFC Converter With High Power Factor, Power Electronics, IEEE Trans, Issue 5, May 2013
[9] Ohnuma, Y. A Novel Single-Phase Buck PFC AC–DC Converter With Power Decoupling Capability Using an Active Buffer, Power Electronics, IEEE Trans, Issue 3, May-June 2014
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