基本的LED驅(qū)動器架構(gòu)選擇方案

基本的LED驅(qū)動器架構(gòu)選擇方案基本的LED驅(qū)動器架構(gòu)有幾種：次級側(cè)掌握、初級側(cè)掌握、隔離式/非隔離式。此外，功率因數(shù)掌握（PFC）也是在很多應(yīng)用中的一個主要性能考慮因素，其解決方案由帶PFC功能的兩級或單級驅(qū)動器，或不帶PFC功能的單級驅(qū)動器（主要用于功率低于5W的應(yīng)用）組成。因此，整個驅(qū)動器子系統(tǒng)就是一系列權(quán)衡下的結(jié)果，目的是降低物料清單（BOM）成本，實現(xiàn)最高效率，同時供應(yīng)調(diào)光功能，打造一款溫度可控、具備故障愛護功能的產(chǎn)品。

為了實現(xiàn)最佳的隔離和掌握，次級側(cè)掌握架構(gòu)監(jiān)測輸出電壓/電流，并通過一個光隔離通路向初級側(cè)驅(qū)動器供應(yīng)反饋信號（圖1）。該反饋信號使次級側(cè)掌握器能夠供應(yīng)較好的電流及電壓掌握精度。更簡潔的初級側(cè)掌握方案消退了次級側(cè)掌握器和光隔離信號通路，從而降低了系統(tǒng)成本，在提高系統(tǒng)性能的同時，縮減了系統(tǒng)尺寸。在這種方案中，初級側(cè)驅(qū)動器通過初級側(cè)波形分析確定輸出電流和電壓（圖1）。取決于分析的質(zhì)量，初級側(cè)掌握可以做到匹敵甚至超越次級側(cè)調(diào)整及性能，因此是當今隔離式LED驅(qū)動器常用的解決方案。

圖1:兩種常見的LED驅(qū)動器方案采納了次級側(cè)掌握（上圖）和初級側(cè)掌握（下圖）。次級側(cè)掌握具備較好的電流及電壓掌握精度，但初級側(cè)掌握可削減元器件數(shù)量和系統(tǒng)尺寸，同時提高性能。

基本的初級側(cè)掌握電路通過輸出級變壓器實現(xiàn)了隔離。但是，為了削減元器件成本，非隔離方案采納電感器替代變壓器，并能采納降壓掌握器替代初級側(cè)驅(qū)動器反激電路（圖2）。在非隔離方案中，掌握機制得到了簡化，但為了防止輸入與輸出間短路，該電路要求更加簡單的物理隔離。目前，大多數(shù)LED驅(qū)動器設(shè)計采納的是隔離式架構(gòu)。在將來一兩年內(nèi)，電路設(shè)計領(lǐng)域的進步將可供應(yīng)更進一步降低成本的方案。

圖2:初級側(cè)驅(qū)動器可通過在輸出級使用變壓器，設(shè)計成隔離式配置；或通過使用電感器替代輸出變壓器，并選用降壓掌握器替代反激電路，設(shè)計成非隔離配置。

功率因數(shù)基礎(chǔ)學(xué)問

當輸入電壓和電流同相，輸入電壓和電流波形全都時，功率因數(shù)為抱負的“1”。當輸入電壓和輸入電流波形之間的相位差增大時，功率因數(shù)將下降，系統(tǒng)效率也將降低。但是，升壓轉(zhuǎn)換器內(nèi)置了電流波形掌握功能，它能跟蹤輸入電壓波形，從而維持近乎為1的功率因數(shù)。

為了提高功率因數(shù)，可以在初級側(cè)驅(qū)動器電路和掌握電路之前增加一個兩級功率因數(shù)校正（PFC）升壓電路（圖3）。PFC電路還消退了因2倍線路頻率而導(dǎo)致的閃耀問題。在示例中，輸出級采納了反激轉(zhuǎn)換器，為iW3616的驅(qū)動器電路供應(yīng)隔離。該驅(qū)動器芯片采納的初級側(cè)檢測技術(shù)，在不使用次級側(cè)反饋電路的狀況下，實現(xiàn)了卓越的線路電壓和LED負載電流調(diào)整，同時消退了光隔離器反饋環(huán)路。此外，iW3616的實時周期波形分析技術(shù)還提高了調(diào)光器的設(shè)置響應(yīng)速度。數(shù)字掌握環(huán)路在無需環(huán)路補償器件的狀況下，也能保持整體工作條件的穩(wěn)定。

圖3:通過在iW3616數(shù)字功率掌握器中增加兩級功率因數(shù)校正升壓電路，可以讓驅(qū)動器電路實現(xiàn)無閃耀調(diào)光和極高的功率因數(shù)（0.95）。

PFC也可以在單級初級側(cè)驅(qū)動和掌握電路中實現(xiàn)。在此類系統(tǒng)中，驅(qū)動器通過調(diào)制輸入阻抗掌握輸入電流波形，從而調(diào)整功率因數(shù)。

兩級PFC架構(gòu)在有效消退輸出紋波的同時，實現(xiàn)了近乎完善的PFC,因此可大幅改善LED燈中的閃耀問題。但是，兩級升壓電路需要更多元器件，因此實現(xiàn)成本也較高。與此相比，雖然具備PFC功能的單級驅(qū)動器通過調(diào)制輸入阻抗提高了功率因數(shù)，但隨著功率因數(shù)的上升，輸出紋波（閃耀）也將增多。為了補償，必需通過提高外部電容值來削減閃耀。在不需要PFC調(diào)整的狀況下，簡潔的單級初級側(cè)驅(qū)動器可采納傳統(tǒng)的反激轉(zhuǎn)換器架構(gòu)來降低成本。

許多應(yīng)用還要求驅(qū)動器電路能夠?qū)诱{(diào)光器，但由于市場上已經(jīng)存在多種調(diào)光技術(shù)-TRIAC型前沿和后沿調(diào)光器、簡單的電子調(diào)光器，以及低壓（0V~10V）線性掌握或脈寬調(diào)制亮度掌握調(diào)光器（主要用于商用系統(tǒng)中）-工程師必需解決許多問題。新型數(shù)字化解決方案能夠分析出調(diào)光器的類型，然后運用經(jīng)過優(yōu)化的算法掌握調(diào)光。此類解決方案還能消退因短脈沖信號干擾而導(dǎo)致的閃耀。與此相比，傳統(tǒng)的TRIAC型調(diào)光器易受誤觸發(fā)的影響，并有可能產(chǎn)生不平衡的半周期輸出。

全部TRIAC型調(diào)光器都有最小保持電流要求，以保持TRIAC導(dǎo)通，但并非全部的LED驅(qū)動器電路都具備調(diào)光力量。對于那些有調(diào)光力量的LED驅(qū)動器電路，驅(qū)動器必需載入調(diào)光器，以保持TRIAC持續(xù)導(dǎo)通。雖然較高的負載可提高調(diào)光器的兼容性，但其高負載電流將降低電路效率。為了重新提高效率，可以用一個BJT或MOSFET替代驅(qū)動器的負載電阻，讓驅(qū)動器自動校準泄放電流，以確保平安工作區(qū)的精準電流掌握，并利用升壓/PFC電路現(xiàn)有的BJT或MOSFET降低成本。

方案選擇

由于面臨眾多選擇，工程師通常需要認真比較，整理出LED驅(qū)動解決方案應(yīng)當具備的最佳功能組合?；镜拇蛩阋蛩乜赡苁紫仁钦{(diào)光或非調(diào)光和功耗要求。之后，其他需求可能包括：有PFC或無PFC（取決于應(yīng)用）、尺寸要求（解決方案是否適合詳細的空間或印刷電路板區(qū)域）、牢靠性/工作壽命、可容忍的閃耀量（越低越好）。

為了降低BOM成本，應(yīng)考慮削減元器件數(shù)量，采納初級側(cè)掌握，盡量降低EMI元器件數(shù)量，然后深化地檢查元器件成本-采納BJT而不是MOSFET用于驅(qū)動器，縮減散熱器的尺寸和材料。在某種程度上，這些選擇也與系統(tǒng)牢靠性和工作壽命有關(guān)-元器件運行溫度越低，系統(tǒng)工作壽命就越長，尤其是對于電解電容器和LED等元器件自身而言。不幸的是，工程師很少知道LED燈的詳細使用狀況，因此，良好的溫控設(shè)計就顯得尤其重要。假如散熱器的尺寸設(shè)計不合理，通風(fēng)不好的封閉式設(shè)備有可能導(dǎo)致熱量累積和過早失效。

此外，電路愛護功能有助于防范熱失控、短路等重大熔斷故障-驅(qū)動器是否內(nèi)置溫度檢測功能，或能否添加一個溫度傳感器？借助溫度傳感器，驅(qū)動器電路能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的熱閉環(huán)-當溫度高于最高指標時，通過降低LED電流，從而降低功耗和溫度。在極端狀況下，驅(qū)動器還能關(guān)閉，達到愛護自身的目的。許多驅(qū)動器電路還供應(yīng)了附加的故障愛護功能，例如LED短路和開路檢測、過壓愛護、軟啟動，以及電流檢測電阻短路愛護。

全部選擇都可以歸納為幾條與功率因數(shù)和閃耀問題有關(guān)的設(shè)計閱歷法則：假如功率因數(shù)和閃耀不重要的話，則使用一個不具備