行業(yè)技術(shù)分享：工程師解析LED照明系統設計技巧

圖 2：用于A(yíng)19白熾燈替換燈的5W、15V可控硅調光LED驅動(dòng)器的電路圖

圖2中的電路提供350mA的單路恒流輸出和15V的LED串電壓。使用標準交流電源可控硅調光器可將輸出電流減小1%(3mA)，并且不會(huì )造成LED負載不穩定或閃爍。該驅動(dòng)器可同時(shí)兼容低成本的可控硅調光器和更復雜的電子前沿及后沿調光器。

該驅動(dòng)器的功能增加了輸入EMI濾波和三個(gè)可控硅調光所特有的元件：一個(gè)無(wú)源衰減電路、一個(gè)有源衰減電路和一個(gè)泄放電路。

輸入EMI濾波可確保符合IEC環(huán)形波和EN55015傳導EMI規定。然而，關(guān)鍵點(diǎn)在于LinkSwitch-PL控制器集成了內置的頻率抖動(dòng)特性。該特性可分散開(kāi)關(guān)頻率和降低EMI峰值，使EMI濾波電路的尺寸遠低于正常要求。這有助于大幅減小對可控硅帶來(lái)的電感性負載，從而降低發(fā)生振蕩的可能性。

電阻R20構成無(wú)源衰減電路。有源衰減電路在每個(gè)交流半周期通過(guò)輸入整流管連接串聯(lián)電阻(R7和R8)，在剩下的交流周期則通過(guò)并聯(lián)可控硅整流器 (Q3)繞過(guò)該電阻。電阻R3、R4和C3決定Q3導通前的延遲時(shí)間，然后將衰減電阻R7和R8短路。無(wú)源衰減電路和有源衰減電路可在每個(gè)半周期可控硅導通時(shí)，共同限制峰值浪涌電流。

電阻R10、R11和C6形成泄放電路，確保初始輸入電流量可以滿(mǎn)足可控硅的維持電流要求，特別是在導通角較小的情況下。對于非調光應用，則可以省去無(wú)源衰減電路、有源衰減電路以及泄放電路。隔離式LED驅動(dòng)器

圖2中的驅動(dòng)器針對低功率、電氣非隔離式集成LED替換燈專(zhuān)門(mén)優(yōu)化過(guò)。PI針對要求電氣隔離的更高功率LED照明系統，推出了LinkSwitch-PH控制器。圖3所示(詳見(jiàn)本刊網(wǎng)站)為使用LinkSwitch-PH的隔離式LED驅動(dòng)器的電路圖。

圖 3：14W可控硅調光的高功率因數LED驅動(dòng)器的電路圖

該電路能夠在90VAC至265VAC的輸入電壓范圍內對28V的額定LED串電壓提供0.5A驅動(dòng)電流，其特性包括超寬調光范圍、無(wú)閃爍工作(即使使用低成本的交流輸入可控硅調光器)以及快速平滑的導通。

它所使用的拓撲結構是運行于連續導通模式下的隔離反激式結構。輸出電流調節完全從初級側檢測，因此無(wú)需使用次級反饋元件。單級內部控制器調整高壓功率MOSFET的占空比，以保持輸入電流為正弦交流電，從而確保高功率因數和低諧波電流。

該電路的功能與圖2中的電路大體相似，最明顯的差異是該電路采用了電氣隔離，沒(méi)有使用與負載串聯(lián)的檢測電阻。反饋控制通過(guò)變壓器上的偏置繞組提供。反饋控制具有兩項功能：經(jīng)由旁路(BP)輸入對LinkSwitch-PH供電，經(jīng)由反饋(FB)輸入提供電流反饋。LinkSwitch-PH 提供的另一個(gè)重要輸入是電壓監測(V)。該引腳與外部輸入電壓峰值檢測器接口相連，后者由D1、C3、R1、R2和R3構成。外加電流用于控制輸入欠壓 (UV)和過(guò)壓(OV)的停止邏輯，并提供前饋信號以控制輸出電流和遠程開(kāi)/關(guān)功能。該電路集成了衰減電路和泄放電路，以確?？煽毓韫ぷ?。

在任何LED照明裝置中，驅動(dòng)器的性能都決定著(zhù)最終用戶(hù)的照明體驗，包括啟動(dòng)時(shí)間、調光、無(wú)閃爍工作和各單元之間的一致性。14 W驅動(dòng)器可同時(shí)在115 VAC和230 VAC下兼容各種調光器并兼容盡可能寬的調光范圍。因此，衰減電路和泄放電路會(huì )起到相對積極的作用，但這會(huì )讓效率下降。即使如此，該電路的效率仍能在115 VAC下≥85%，在230 VAC下≥87%。如果不需要調光功能，可省去衰減電路和泄放電路，可取得更高的效率。

隨著(zhù)LED照明市場(chǎng)潛力的不斷擴大，上述設計折衷凸顯出了一系列哲學(xué)問(wèn)題。既然新技術(shù)的功耗只是舊技術(shù)的十分之一，在會(huì )降低效率(即增加功耗)的情況下，是否真的有必要與所有舊的可控硅控制器實(shí)現兼容？當使用一個(gè)最低負載規格為40W的1000W可控硅控制器提供驅動(dòng)時(shí)，我們能否讓一個(gè)5W LED燈正確工作呢？是的，這是可以做到的，也許應該盡快做到。但我們必須謹記，完整照明解決方案的最終目標是實(shí)現最大效率和最低生命周期成本。