LED照明的電源拓撲結構(08-100)

　　當輸入和輸出電壓幾乎相等時，該電路的好處是開關和電感器電流也近乎等同于輸出電流。電感紋波電流也趨向于變小。即使該電路中有四個電源開關，通常效率也會得到顯著的提高，在電池應用中這一點至關重要。圖3中還顯示了SEPIC拓撲，此類拓撲要求較少的FET，但需要更多的無源組件。其好處是簡單的接地參考FET驅動器和控制電路。此外，可將雙電感組合到單一的耦合電感中，從而節(jié)省空間和成本。但是像降壓-升壓拓撲一樣，它具有比“降壓或升壓”和脈動輸出電流更高的開關電流，這就要求電容器可通過更大的RMS電流。

　　圖3降壓或升壓型以及SEPIC拓撲提供了更高的效率

　　出于安全考慮，可能規(guī)定在離線電壓和輸出電壓之間使用隔離。在此應用中，最具性價比的解決方案是反激式轉換器(請參見圖4)。它要求所有隔離拓撲的組件數(shù)最少。變壓器匝比可設計為降壓、升壓或降壓-升壓輸出電壓，這樣就提供了極大的設計靈活性。但其缺點是電源變壓器通常為定制組件。此外，在FET以及輸入和輸出電容器中存在很高的組件應力。在穩(wěn)定照明應用中，可通過使用一個“慢速”反饋控制環(huán)路(可調節(jié)與輸入電壓同相的LED電流)來實現(xiàn)功率因數(shù)校正(PFC)功能。通過調節(jié)所需的平均LED電流以及與輸入電壓同相的輸入電流，即可獲得較高的功率因數(shù)。

　　圖4反激式轉換器可提供隔離和功率因數(shù)校正功能

　　調光技術

　　需要對LED進行調光是一件很平常的事。例如，可能需要調節(jié)顯示屏或調節(jié)建筑燈的亮度。實現(xiàn)此操作的方式有兩種：即降低LED電流或快速打開LED再關閉，然后使眼睛最終得到平衡。因為光輸出并非完全與電流呈線性關系，因此降低電流的方法效率最低。此外，LED色譜通常會在電流低于額定值時發(fā)生改變。請記?。喝藢α炼鹊母兄芍笖?shù)倍增，因此調光就需要電流出現(xiàn)更大的百分比變動。因為在全電流下，3%的調節(jié)誤差由于電路容差緣故可在10%的負載下放大成30%甚至更大的誤差，因此這會對電路設計產生重大的影響。盡管存在響應速度問題，但通過脈寬調制(PWM)來調節(jié)電流仍更為精確。當照明和顯示時，需要100Hz以上的PWM才能使人眼不會察覺到閃爍。10%的脈沖寬度處于毫秒范圍內，并且要求電源具有高于10kHz以上的帶寬。

　　結論

　　如表2所示，在許多應用中使用LED正變得日益普遍。它將會采用各種電源拓撲來為這些應用提供支持。通常，輸入電壓、輸出電壓和隔離需求將規(guī)定正確的選擇。在輸入電壓與輸出電壓相比總是時高時低時，采用降壓或升壓可能是顯而易見的選擇。但是，當輸入和輸出電壓的關系并非如此受抑制時，該選擇就變的更加困難，需要權衡許多因素，其中包括效率、成本和可靠性。

　　表2許多LED應用都規(guī)定了多種電源拓撲