照明是与人类日子休戚相关的一个范畴，也是耗费动力的重要方面，约占国际总耗能的20%。LED（Light Emitting Diode）作为新式高效固体光源，因为高效、环保、寿数长等长处，广泛使用在室内外照明、景观规划、指示灯等方面。LED 照明敏捷成为最抢手的第四代电光源之一，已成为未来照明工业开展的方向。
别的，为了习惯实践出产和节电的需求，LED一般需求调光。调光电路的完成，既节约电能，下降了糟蹋，一起，防止LED长时间在超负荷状况下作业，提高了LED的运转功率和寿数。本文经过研讨电力电子开关变换器和调光战略，剖析规划LED在不同调光办法下的运转状况，完成高效的组合调光战略。
1 Flyback 驱动电路剖析
阻隔型反激电路具有所用器材最少、成本低、功率密度大、电气阻隔、易完成多路输出、供给耐压维护等长处，合适150 W以下小功率电源设备，而LED 照明一般是选用小功率的电源设备。本文选用反激电路作为主电路，选用UC3842 作为操控芯片。UC3842 是一种固定频率电流型操控芯片，外围元件少，振动频率最大可达500 kHz，操控简略，外围电路也比较老练。电路原理图如图1所示。
图1 Flyback 恒流驱动电路
LED 因为其峻峭的伏安特性，一般选用恒流驱动。本文选用双环操控恒流输出。如图1，经过电流采样电阻Rs将电流信号转化成电压信号，与给定的Uref-i值进行比较，经过PI调理，经过光耦阻隔构成电流差错信号作为内电流环的给定，与开关电流进行比较，再经过UC3842 内部比较器构成PWM波，用以操控开关管的开断，当电流参阅值恒守时，电路作业到达稳态即恒流输出。经过调理VR2可以改动Uref-i值，然后到达调光作用。别的，为了防止输出过压，在反应环节还加了一个电压环，经过调整VR1改动输出限压值。图中参阅电压Uref由TL431供给2.5 V的基准电压。
2 调光战略剖析
LED的亮度是跟着正向电流IF的改动而出现近似份额改动的，当改动正向电流平均值时，相应地也能改动光输出的巨细。常见的改动IF巨细的有两种办法，如图2所示。
图2 改动正向电流的两种办法
在图2（a）中，经过在不一起刻接连地调理流过LED的电流，来改动光通量输出，流过LED的电流是接连的；在图2（b）中，先给定一个Im值，经过给定不同的占空比Ddim操控电流，则流过LED的电流：
式中，Ton是在调光开关管一个周期Tdim内的导通时间。这样，经过调理调光占空比Ddim和Im，都可以到达调光作用。
依据改动电流办法的不同，其调光电路可相应地分为模仿调光和PWM调光。
2.1 模仿调光
模仿调光办法可分为开关式幅值改动AM调光和线性调光，其电路操控原理图如图3。幅值改动调光如图3（a），其一般有两种办法：
① 固定参阅电压Uref-i的巨细， 而改动采样电阻Rs的巨细。为减小体系功耗，Rs一般取1 Ω以下，而市场上1 Ω左右的电位器又比较少见； ②电流采样电阻坚持不变，线性改动Uref-i的巨细，即电流参阅值改动。这样既可削减电阻上的功耗，又简略便利。线性调光是将作业在扩大区的功率管作为动态电阻，如图3（b）、（c）所示，分为并联型和串联型两种。此刻主电路作业在恒压形式，经过改动Q1的阻值来调理电路电流。模仿调光可以防止调光时发生的噪声，无闪耀现象，并且简略便利。可是变换器一直处在接连作业状况，体系的损耗比较大；另一方面，模仿调光时LED的色温、光效等光学特性会跟着电流改动而改动，在对色温等要求严厉的场合该办法受到限制。
图3 模仿调光示意图
2.2 PWM 调光
PWM调光可以精确地操控流过LED的电流，调光规模更宽，色温不会发生漂移，并且LED驱动器的功率高，缺陷是调光时简单发生噪声。PWM调光频率一般在200 Hz 以上，以防止发生LED闪耀等状况。调光计划如图4，在输出负载串接一开关管，经过单片机输出PWM脉冲重复地接通和断开LED电流来调理发光亮度。
图4 PWM调光示意图
图5 调光PWM发生电路原理图
PWM模块由Microchip公司出产的8位单片机P%&&&&&%16F877A发生。单片机晶振为4 M，调光频率fdim设为250 Hz。AD收集后的数据经过转化作为占空比的给定值，单片机输出的PWM波经过TLP250扩大后作为驱动调光MOS管的PWM信号。电路原理图如图5。
因为反激电路不能作业在空载状况，当空载即输出电流为0 时输出电压会很快窜到限压值，所以进行PWM 调光时的Im即电路的最大电流。在进行PWM调光时，先调整电压环和电流环使得电路的最大作业电流为额定电流Im，对Im进行PWM调理，则iLEDS=DdimIm。
2.3 组合调光
将模仿调光和PWM调光结合起来，彼此补偿缺乏，在既需求模仿调光也要求PWM调光的场合尤为适用。依据电路特色和实践使用，提出了结合两种调光办法的调光计划。
（1）在PWM 调光的基础上改动Im进行混合调光。当调光开关管Sdim断开时输出电压为限压值Uo-set，则在Sdim的注册时间内，输出部分构成一阶零输入呼应。LED 模型UO=Uturn-on+Rled×IO，则等效电路图如图6 所示，经过DdimTdim的导通时间后，输出电压为：
设Ddim在0.3~1 规模内可调，Uo-set取30 V，Uturn-on取25 V，fdim取250 Hz，输出%&&&&&%取2000 μF，Rled为7 Ω，则Uo﹥29 V。所以在Sdim注册时间，Uo根本坚持限压值不变，电流为该限值下的最大值Im。此刻调理电流环已不起作用，经过接连调理电压环强制改动限压值，然后改动Im以到达调光作用。
（2）第二种调光计划：将LED并联两路，一路用模仿调光，一路用PWM 调光。两路调光示意图如图7 所示。Ⅰ路和Ⅱ路的输出电压都为Uo，则Ⅰ路经过模仿办法进行调光；Ⅱ路的Im即在电压Uo下的电流值，经过改动占空比改动流过Ⅱ路的电流，进行调光。若两路带的负载相同， 则Io=I1+I2≈（1+D）I1。
图6 调光开光管闭合时输出等效电
图7 两路调光示意图
3 试验成果
根据上述拓扑的剖析，规划了一个输入电压Uin=36~60 VDC，输出电流Io=0.7 A，输出电压Uo=30V左右的调光电路，电路作业频率为50 kHz，能在30%-100%宽规模内调光。试验的负载选用额定电流为30 mA的小LED 灯8串16并联构成，最大电流可到达1 A。
图8 给出了恒流输出和纹波波形，图9和图10分别是模仿调光和PWM 调光时的驱动波形。图11是三种办法的功率曲线，由图11可知，在必定输出电流规模内，PWM调光的功率最高，模仿调光次之，组合调光功率有所下降，但都能坚持在85%以上。
图8 当Uin=48 V，Io=0.45 A恒流输出时输出电流及其纹波
图9 当Uin=48 V，Io=0.45 A模仿调光时主开关管Uds和Ugs波形
图10 当Uin=48 V，Io=0.45 A PWM调光时主开关管和调光开关管Ugs波形
图11 三种调光办法的功率对比曲线
4 定论
本文选用反激变换器电路拓扑，规划了一个LED驱动电源与组合调光电路。剖析总结了几种LED调光办法，经过试验样机规划、成果剖析，该电路完成了模仿、PWM以及组合调光，调光功率在86%以上，纹波在4%以下，开关管电压应力在答应规模之内，能完成高效牢靠的LED照明调光。
