LED设计必备手册-LED驱动拓扑结构汇总.pdfVIP

LED 驱动拓扑结构汇总 目录 前言2 分析Boost 和Buck-Boost 等拓扑结构的LED 驱动2 需要恒定电流2 Boost 调节器3 Buck-boost 调节器4 其它拓扑5 LED 照明的电源拓扑结构6 恒流驱动LED7 拓扑选择7 降压和升压型电路拓扑8 反激式转换器 10 调光技术 11 小结 11 前言 市面上的LED 驱动电源方案数不胜数，工程师在设计方案时，往往会困惑不 知道采用什么方法，其实 LED 驱动电源常用的拓扑结构只有以下 6 种，依次为 buck ，boost ，buck －boost ，cuk ，zeta ，sepic 变换器。只要掌握着这 6 种基本结构，设计各种不同应用，不同需求的 LED 驱动电源时，就会有明 确的思路。 分析Boost 和Buck-Boost 等拓扑结构的LED 驱动 LED 光源生产商和设计者经常会提到固态发光的应用，最明显的优势就像是 “树上挂得很低的水果”。例如花园路径照明或者MR16 杯灯常常只需要一些甚 至只要一个LED。对于低压应用来说，最通用的电压是12VDC、24VDC 和12VAC， 这些应用常常要用到一个Bulk 调节器。虽然如前所述，Bulk 是首选，但是在LED 照明应用中，随着LED 数量的增加，Boost 调节器也得到了越来越多的应用。设 计者们不再满足于手电筒或者单个杯灯应用，而把目光投到大尺寸通用照明和达 到几千流明的照明系统。例如街灯、公寓和商业照明、体育场照明和建筑内外装 饰照明。 需要恒定电流 如同线性和Buck 衍生LED 驱动一样，Boost LED 驱动设计中的主要技术挑 战是要给阵列中的每个LED 提供一个可控前向电流IF。理想状态下，每个LED 都有安装一个单组链来确保通过每个设备的电流都相同。当需要把输入DC 电压 提升到一个高DC 输出电压的时候，Boost 调节器是最简单的选择，因为它允许 在给定电压下串联更多的LED。 图1：带有Vo 计算的Bulk 和BoostLED 驱动： buck:VO=nxVF,VOVIN;boost:VO=nxVF,VoVIN。 通用照明系统设计者通常需要把线路电压设计成110VAC 或者220VAC。如果 功率因数校正（PFC）、隔离和线路谐波滤波都不需要的话，那么单级非隔离转 换器（buck,boost,或各种buck-boost 拓扑）就可以使用AC 电压的校正输出来 直接驱动长串的串接LED。 然而，在很多情况下，我们需要使用一个中间DC 总线电压，它是由一个采 用了通用AC 输入并且PFC、隔离和滤波的AC/DC 调节器产生的。包括法律要求 在内，一个低中间电压总线降低了电介质击穿和电弧问题，使维修人员的的工作 更安全。 欧盟提出了世界上最严格的法律规定：任何高于25 瓦的光源都要具有PFC。 没有几年，北美和亚洲也做出了同样的规定。诸如UL 和CE 这样的安全标准电气 规定限制了供给boostLED 驱动的AC/DC 供电输出电压。通常电压规定为12 和 24V，有时是48V。这些中间电压总线很少超过60V，也就是ULClass2 定为DC 电 压的最高值。 Boost 调节器 不管我们是否要控制输出电压或输出电流，Boost 调节器都要比Buck 调节 器更难设计。持续导通状态（CCM）Boost 转换器中的平均感应电流等于负载电 流（LED 电流）乘以1/(1-D)，这里D 是占空度。Boost 电压调节器需要设计者 考虑到输入电压的限制来保证电感的正确设计，特别是额定峰值电流。 Boost LED 驱动加了一个可变输出电压，这个电压影响了占空比，因此也影 响了主电感器的电感值和额定电流。为了避免电感饱和，最大平均值和电流峰值 必须由VIN-MIN 和VO-MAX 同时求出。例如，历数加工、驱动电流和模具温度， 一个标准的白InGaN LED 的VF 可以从3V 变到4V。串联的LED 越多，VO-MIN 和 VO-MAX 的间距就越大。 不同于带有输出电感的Bulk 调节器，Boost 转换器有一个非持续输出电流。 因此，输出电容需要输出电压要持续（输出电流也如此