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1、LED照明技術知識之降壓結構的實現(xiàn)在文章的第一部分，我們研究了基本的LED光源和驅動方式。介紹了一些簡單的驅動方式，例如電壓源/限流電阻的方式和線性穩(wěn)壓電源方式，但LED光源的功率需求和復雜程度的不斷增加，使得這些簡單的驅動方式已經不在能滿足要求。這樣就需要?種更加高級開關模式的LED驅動。那到底我們選擇用什么樣的開關方式呢？在第二部分，我們將探討為什么開關模式的LED驅動用恒流降壓電路表現(xiàn)最好，或者換種說法，為什么要用降壓模式？隨著LED的廣泛應用，在很多地方線性電源這種簡單的結構已經不能滿足需求。一般情況下，當用電阻的方式設定LED所需的正向電流的時候，這種簡單的驅動方式可以連續(xù)
2、的由電源向負載提供能量。由于LED的電流與電阻上的相同，所以電阻上產生的功耗會隨輸入電壓的增加而增加。例如，一個用線性電源驅動的LED,效率為70%,用5V線性電源提供1A電流給一個典型的白光InGaNLED（VF=3?5可。在相同的工作條件下，當輸入電壓上升到12V時，它的效率將會降到30%。在如此低效率的情況下是無法應用的。開關電源開關電源改善了由于輸入變化使得效率變化比較大的問題。這種方式是通過控制占空比的方式來滿足輸出所需要的電壓或電流。由于開關電源會產生脈沖式的電壓和電流，所以這就需要用…些儲能器件（電感或電容）對這些脈沖波形進行整形。和線性電源相反，開關電源可以通過不同的
3、設置來實現(xiàn)電流或電壓的降、升或者同時升降的功能。開關電源同樣可以在寬的輸入或輸出范圍下實現(xiàn)高效率。在前面的例子中，用?個降壓型的開關電源取代線性電源后，當輸入電壓由5V變到12V后，電路的效率由95%變到98%。開關電源在效率和結構的靈活性上得到了很大的提升，但由于周期性的開關造成了噪聲的增加，同時由于結構的復雜使得電路的可靠性下降和成本的上升。恒流型LED電路可以被簡單的認為是一個恒流源。拓撲結構的選擇應該考慮最少的外部原件和最好的性能為標準，這樣可以提高電路的穩(wěn)定性和減少成本。鑒于LED的動態(tài)調光特性好，在設計的時候要考慮使這種特性能夠方便應用。幸運的是，基本降壓開關電路在實現(xiàn)這
4、些特性的時候表現(xiàn)的非常好，所以LED驅動一般選擇降壓型開關電源。恒流輸出級開關調整器最常用的是電壓調整器。圖ia為一種基本恒壓型降壓調整器。降壓控制器可以在輸入電壓變化的情況下，通過控制占空比或頻率的變化使輸出電壓保持恒定。輸出所需的電壓由下面的公式計算得到(Eq.1)%=電%+R卿VINFI3ATEBasicBuckControllerGNDFB圖la：基本降壓型電壓調整器電感LH1來設置電感電流紋波的峰-峰值AIpp的大小，電容Co用來設置輸出電壓紋波和輸出電壓的負載瞬態(tài)響應。在這種降壓型逆變器中電感的平均電流等于負載電流，因此我們可以通過控制電感電流紋波的峰-峰值來控制負載電流
5、。這樣可以使電壓源控制的方式轉換成電流源控制的方式。圖lb為一種基本電流型降壓調整器。與恒壓型相似，恒流型降壓調整器可以在輸入電壓變化的情況下，通過控制占空比或頻率的變化使輸出電流IF保持恒定。輸出所需的電流由下面的公式計算得到(Eq.2)：VINNGATEBasicBuckControllerGNDFBT■丄Tix--L嘰coVo圖lb:基本電流型降壓調整器在我們設定好LED電流IF之后，我們必須準確的檢測電感上的電流。從理論上來說，檢測電感電流有很多方式，例如利H1M0SFET的導通阻抗Rdson檢測或者用電感的直流電阻檢測。但是實際上這些檢測方式在精度上不能滿足LED電流設置的
6、要求（高亮度LED的精度為5%-15%）。如果直接用電阻RFB來檢測IF,這樣在精度上就可以滿足耍求，但是在電阻上將會產生額外的功耗。降低反饋電壓VFB,在同樣的檢測電流IF（圖?2）的情況下可以降低檢測電阻的阻值，這樣就可以使功耗降到最低。最新的LED驅動大多數(shù)提供的參考電壓（反饋電壓）在50-200毫伏之間。恒流降壓調整器獨特之處在于輸出可以不需耍電容。因為有連續(xù)的輸出電流和不存在負載瞬態(tài)變化，這個調整器中輸出電容的作用只是局限于電流濾波器。當我們設置成沒有電容的恒流型降壓調整器時，此時輸出阻抗將大幅增加，而對于升壓型來說，由于輸出阻抗增加，為了滿足輸出電流恒定，輸出電壓也將會大
7、幅增加。結果調光的速度和調光的范圍都有了顯著的提高。在應用過程中，從背光和機器視覺角度來說調光的范圍是一種非常有價值的特性。在另一方面，由于輸出電容不足，AC電流的紋波電路需要比較大的電感，以滿足LED紋波的要求（正向電流AIF=±5到20%）o在同樣的電流紋波吋，大電感會增加面積和LED驅動的成本。因此在恒流降壓電路中，輸出電容的使用耍在成本、面積和調光的速度、范圍之間經行權衡。例如，用紋波電流驅動一個1A的白光LED(VF=3?5V),MF需耍滿足±5
