基于降壓轉換器的LED照明驅動(dòng)器設計

雖然在輸出電壓可能高于也可能低于輸入電壓時(shí)，峰值電流模式控制的非連續升降壓轉換器是LED驅動(dòng)器的一個(gè)不錯選擇。但是，采用這種升降壓轉換器來(lái)設計驅 動(dòng)器時(shí)，LED電壓的變化會(huì )改變LED電流，LED開(kāi)路將導致輸出端產(chǎn)生過(guò)高的電壓，從而損壞轉換器。本文將詳細討論這種用于LED的轉換器設計，并給出 多種克服其固有缺點(diǎn)的方法。

　　發(fā)光二極管(LED)的應用已有很多年，隨著(zhù)最新技術(shù)的進(jìn)步，它們正逐漸成為照明市場(chǎng)中強有力的競爭者。 新的高亮度LED具有很長(cháng)的壽命(約10萬(wàn)小時(shí))和很高的效率(約30流明／瓦)。過(guò)去三十多年來(lái)，LED的光輸出亮度每l8～24個(gè)月便會(huì )翻一番，而且 這種增長(cháng)勢頭還會(huì )持續下去，這種趨勢稱(chēng)為Haitz定律，相當于LED的摩爾定律。

　　從電氣上來(lái)說(shuō)，LED與二極管類(lèi)似，它們也是單向導電(盡管它們的反向阻斷能力并不太好，高的反向電壓很容易損壞(LED)，并具有 與常規二極管類(lèi)似的低動(dòng)態(tài)阻抗V-I特性。另外，LED一般都有安全導通時(shí)的額定電流(高亮度LED的額定電流一般為350mA或700mA)。通過(guò)額定 電流時(shí)，LED正向壓降的差異可能比較大，通常350mA白光LED的壓降在3～4V之間。

　　驅動(dòng)LED需要受控的DC電流。為了使LED的使用壽命長(cháng)些，LED電流中的紋波必須很低，因為高紋波電流會(huì )使LED產(chǎn)生較大的阻性功耗，降低 LED使用壽命。LED驅動(dòng)電路需要更高效率，因為總體效率不僅取決于LED本身，也與驅動(dòng)電路有關(guān)。而工作于電流控制模式的開(kāi)關(guān)轉換器是滿(mǎn)足LED應用 的高功率及高效率要求的理想驅動(dòng)方案。

　　驅動(dòng)多個(gè)LED也需要仔細考慮。圖1是LED的串并聯(lián)連接電路。其中圖1(a)為L(cháng)ED的并聯(lián)連接電路。圖1(h)是LED的串聯(lián)連接電路。由 于各個(gè)LED的動(dòng)態(tài)阻抗和正向壓降不相同，因此，如果沒(méi)有外部均流電路(如電流鏡像)，就不可能保證流過(guò)LED上的電流相同；此外，由于一個(gè)LED 出現故障將使LED串斷開(kāi)，從而致使所有LED電流在剩下的LED串之間分配，這將導致LED串上的電流增大，從而可能損壞LED。因此，出于上面兩個(gè)原 因，設計時(shí)一般不用如圖1(a)那樣的并聯(lián)LED電路。

　　因此，更好的做法是將LED串聯(lián)起來(lái)。但該方法的缺點(diǎn)是，如果一個(gè)LED 出現故障，則整個(gè)LED串將停止工作。讓剩下的LED串繼續工作的一個(gè)簡(jiǎn)單辦法是將一個(gè)齊納二極管(其額定電壓大于LED的最高電壓)與每個(gè)(或每組) LED并聯(lián)，如圖1(b)所示。這樣，任何一個(gè)LED發(fā)生故障后，其電流都會(huì )流到相應的齊納二極管上，LED串的其余部分仍可正常工作。