淺談數字電源技術(shù)推動(dòng)LED照明發(fā)展

LED照明以其發(fā)光效率高，使用壽命長(cháng)，亮度控制簡(jiǎn)單和環(huán)保的優(yōu)勢，迅速受到廣大用戶(hù)的歡迎。作為新型的節能光源，LED燈具會(huì )逐步地取代傳統的白熾燈泡。LED照明的不斷普及對調光和控制技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。當前用戶(hù)主要關(guān)心的是，LED燈具必須要使用安全、重量輕、壽命長(cháng)、不影響用戶(hù)健康，并可適用于現有的調光設備以及可以承受的價(jià)格。

數字電源技術(shù)突破傳統方案的局限性，可以對用戶(hù)的要求進(jìn)行整合和優(yōu)化，為L(cháng)ED 驅動(dòng)和調光控制提供一個(gè)完整的解決方案。本文針對LED燈的具體設計問(wèn)題來(lái)討論數字技術(shù)的優(yōu)勢和解決問(wèn)題的方法。

1 LED驅動(dòng)技術(shù)

高效率無(wú)光耦轉換 LED的驅動(dòng)電路把能量從交流電網(wǎng)轉換為本身發(fā)光所需的直流形式。能量在轉換的過(guò)程中會(huì )有損耗。轉換效率越高，損耗越小，對驅動(dòng)部分散熱的要求也越低。絕大多數LED燈采用灌膠和鋁散熱器來(lái)解決散熱問(wèn)題。對用戶(hù)而言，高效率的驅動(dòng)方案可以降低驅動(dòng)電路的散熱成本，減輕LED燈的重量。降低電路溫升還有利于提高LED燈的使用壽命。傳統的隔離驅動(dòng)方案利用光耦傳遞二次側的電流信號給一次側控制器來(lái)維持穩定的輸出電流。二次側檢測電路增加了驅動(dòng)電路的復雜性、成本和損耗。光耦的使用還降低了可靠性。因此，主流的LED燈生產(chǎn)廠(chǎng)家都開(kāi)始采用無(wú)光耦的原邊反饋技術(shù)。當前，數字原邊反饋技術(shù)已經(jīng)成熟并且得到了廣泛應用。數字控制可以實(shí)現無(wú)光耦反饋的輸出電流的精確控制。利用變壓器反饋波形，數字技術(shù)還可以實(shí)現波谷開(kāi)通來(lái)提高轉換效率。

1.1 無(wú)光耦精確電流控制

圖1（a）顯示一個(gè)原邊反饋的反激變換器。一次側和二次側的電流波形顯示在圖1（b）中。平均輸出電流Iout=1/2XXXX,這里Isp是變壓器副邊繞組的峰值輸出電流；Trst是變壓器磁恢復時(shí)間；Tprd是開(kāi)關(guān)周期。在理想情況下，原邊峰值電流Ipp=XXXX，其中Np和Ns是原邊和副邊繞組匝數。因此，輸出電流Iout=XXXXXX?，F在假定Iset是設計輸出電流，數字控制器可以通過(guò)控制原邊峰值電流Ipp=XXXXX來(lái)獲得所需的輸出電流。

1.2 波谷開(kāi)通控制

波谷開(kāi)通的主要目的是獲得高效率。圖2是MOSFET關(guān)斷以后耦合到變壓器輔助繞組上的電壓波形。如圖2 所示，變壓器在T1時(shí)間點(diǎn)完成磁恢復。然后磁化電感和MOSFET漏級雜散電容開(kāi)始諧振。如果MOSFET 的開(kāi)通正好處在漏源電壓諧振的谷底T3，就可以達到最低開(kāi)關(guān)損耗。同時(shí)電磁干擾的減小有利于提高輸入濾波器的效率。利用數字技術(shù)對輔助繞組上的電壓波形作分析，可以非常簡(jiǎn)單的實(shí)現波谷開(kāi)通的功能。