基本的LED驱动器架构选择方案 .docx

PAGE PAGE 1 基本的LED驱动器架构选择方案 　　基本的LED驱动器架构有几种：次级侧掌握、初级侧掌握、隔离式/非隔离式。此外，功率因数掌握（PFC）也是在很多应用中的一个主要性能考虑因素，其解决方案由带PFC功能的两级或单级驱动器，或不带PFC功能的单级驱动器（主要用于功率低于5W的应用）组成。因此，整个驱动器子系统就是一系列权衡下的结果，目的是降低物料清单（BOM）成本，实现最高效率，同时供应调光功能，打造一款温度可控、具备故障爱护功能的产品。  　　为了实现最佳的隔离和掌握，次级侧掌握架构监测输出电压/电流，并通过一个光隔离通路向初级侧驱动器供应反馈信号（图1）。该反馈信号使次级侧掌握器能够供应较好的电流及电压掌握精度。更简洁的初级侧掌握方案消退了次级侧掌握器和光隔离信号通路，从而降低了系统成本，在提高系统性能的同时，缩减了系统尺寸。在这种方案中，初级侧驱动器通过初级侧波形分析确定输出电流和电压（图1）。取决于分析的质量，初级侧掌握可以做到匹敌甚至超越次级侧调整及性能，因此是当今隔离式LED驱动器常用的解决方案。    　　图1:两种常见的LED驱动器方案采纳了次级侧掌握（上图）和初级侧掌握（下图）。次级侧掌握具备较好的电流及电压掌握精度，但初级侧掌握可削减元器件数量和系统尺寸，同时提高性能。  　　基本的初级侧掌握电路通过输出级变压器实现了隔离。但是，为了削减元器件成本，非隔离方案采纳电感器替代变压器，并能采纳降压掌握器替代初级侧驱动器反激电路（图2）。在非隔离方案中，掌握机制得到了简化，但为了防止输入与输出间短路，该电路要求更加简单的物理隔离。目前，大多数LED驱动器设计采纳的是隔离式架构。在将来一两年内，电路设计领域的进步将可供应更进一步降低成本的方案。   　　图2:初级侧驱动器可通过在输出级使用变压器，设计成隔离式配置；或通过使用电感器替代输出变压器，并选用降压掌握器替代反激电路，设计成非隔离配置。  　　功率因数基础学问  　　当输入电压和电流同相，输入电压和电流波形全都时，功率因数为抱负的“1”。当输入电压和输入电流波形之间的相位差增大时，功率因数将下降，系统效率也将降低。但是，升压转换器内置了电流波形掌握功能，它能跟踪输入电压波形，从而维持近乎为1的功率因数。  　　为了提高功率因数，可以在初级侧驱动器电路和掌握电路之前增加一个两级功率因数校正（PFC）升压电路（图3）。PFC电路还消退了因2倍线路频率而导致的闪耀问题。在示例中，输出级采纳了反激转换器，为iW3616的驱动器电路供应隔离。该驱动器芯片采纳的初级侧检测技术，在不使用次级侧反馈电路的状况下，实现了卓越的线路电压和LED负载电流调整，同时消退了光隔离器反馈环路。此外，iW3616的实时周期波形分析技术还提高了调光器的设置响应速度。数字掌握环路在无需环路补偿器件的状况下，也能保持整体工作条件的稳定。   　　图3:通过在iW3616数字功率掌握器中增加两级功率因数校正升压电路，可以让驱动器电路实现无闪耀调光和极高的功率因数（0.95）。  　　PFC也可以在单级初级侧驱动和掌握电路中实现。在此类系统中，驱动器通过调制输入阻抗掌握输入电流波形，从而调整功率因数。  　　两级PFC架构在有效消退输出纹波的同时，实现了近乎完善的PFC,因此可大幅改善LED灯中的闪耀问题。但是，两级升压电路需要更多元器件，因此实现成本也较高。与此相比，虽然具备PFC功能的单级驱动器通过调制输入阻抗提高了功率因数，但随着功率因数的上升，输出纹波（闪耀）也将增多。为了补偿，必需通过提高外部电容值来削减闪耀。在不需要PFC调整的状况下，简洁的单级初级侧驱动器可采纳传统的反激转换器架构来降低成本。  　　许多应用还要求驱动器电路能够对接调光器，但由于市场上已经存在多种调光技术-TRIAC型前沿和后沿调光器、简单的电子调光器，以及低压（0V~10V）线性掌握或脉宽调制亮度掌握调光器（主要用于商用系统中）-工程师必需解决许多问题。新型数字化解决方案能够分析出调光器的类型，然后运用经过优化的算法掌握调光。此类解决方案还能消退因短脉冲信号干扰而导致的闪耀。与此相比，传统的TRIAC型调光器易受误触发的影响，并有可能产生不平衡的半周期输出。  　　全部TRIAC型调光器都有最小保持电流要求，以保持TRIAC导通，但并非全部的LED驱动器电路都具备调光力量。对于那些有调光力量的LED驱动器电路，驱动器必需载入调光器，以保持TRIAC持续导通。虽然较高的负载可提高调光器的兼容性，但其高负载电流将降低电路效率。为了重新提高效率，可以用一个BJT或MOSFET替代驱动器的负载电阻，让驱动器自动校