LED可在5奈秒的时刻内产生光，而白热灯泡的反应时刻则是200毫秒，因而轿车工业已将LED运用于煞车灯上。本文将针对LED特性以及驱动LED的折冲景象进行介绍，深入探讨合适LED驱动及调光的各种切换式电源拓扑，并具体阐明相关长处。
安稳电流驱动LED保持固定亮度
LED驱动仍面对许多应战，要保持固定的亮度，需求以安稳电流驱动LED，且不遭到输入电压的影响，相较于白热灯泡单纯接上电池作为电源的应战更大。
LED具有顺向V-I特性，与二极管景象相似。白光LED的敞开阈值约为3.5伏特，在此阈值之下，经过LED的电流量十分少。超越此阈值之后，电流会以指数办法增强，形成顺向电压递加，LED因而成为具有串联电阻的电压来历模型。不过需求留意，此模型仅在直流电流单一操作的状况下有用，假如LED中的直流电流改动，则模型中的电阻也应该改动，以闪现新的操作电流。在很多顺向电流的状况下，LED中所耗费的电力会提高设备温度，改动顺向压降与动态阻抗，决议LED阻抗时，有必要考虑环境的热度。
假如LED是由降压稳压器驱动，除了直流电流之外，LED常会传导电感的沟通链波电流，依据所挑选的输出滤波器组织景象而定。这会添加LED中电流的RMS强度，也会添加其功率的耗费，并使结点温度升高，对LED的寿数有严重影响。假如在灯火输出上建立70%的约束作为LED的运用年限，便可添加LED的寿数，由74℃的 15，000小时，延长到63℃的40，000小时。LED中功率丢失的断定办法，是将LED电阻乘上RMS电流的平方，加上由均匀电流乘上顺向压降的数值。由于结点温度是由均匀功率所决议，即便呈现很多的链波电流，对功率耗费的影响也很小。举例来说，在降压稳压器傍边，相等于直流输出电流的峰间链波电流 (Ipk-pk=Iout)，总功率损耗将添加不到10%。假如是大于此程度相当多的状况，则有必要下降供给的沟通链波电流，以保持结点温度及操作寿数。在此有一个有用的根本原则，便是结点温度下降10℃，半导体的寿数就会添加两倍。实际上大部分的规划，由于电感约束的联系，倾向运用低上许多的链波电流。别的，LED中的峰值电流，不该超越制造商指定的最大安全操作额定值。
LED运用于多种范畴需多种电源拓扑支撑
表1的信息可供作挑选LED驱动器最佳切换拓扑的参阅。除了这些拓扑之外，也能够运用简略的电流约束电阻或是线性稳压器，不过这些办法一般会耗用过多功率。输入电压规模、驱动的LED数目、LED电流、阻隔、电磁搅扰(EMI)约束以及效能，都是相关的规划参数。大部分的LED驱动电路可分为以下几种拓扑类别：降压、升压、降压升压、SEPIC以及返驰。
图1显现三个根本电源拓扑的比如，第一张图所显现的降压稳压器，可运用于输出电压永久小于输入电压的景象。图1中，降压稳压器改动金属氧化半导体场效晶体管(MOSFET)的导通时刻，以操控进入LED的电流。可跳过电阻丈量电压以进行电流侦测；电阻与LED为串联状况。驱动MOSFET是本办法在规划上的严重应战，假如从本钱及效能的观念来看，主张运用需求浮接闸极驱动的N信道FET。N信道FET需求运用驱动变压器或是起浮驱动电路，两者都可保持电压高于输入电压。
图1也显现代替的降压稳压器(Buck #2)。在此电路中，MOSFET的驱动与接地有关，大幅下降了驱动电路的需求。本电路侦测LED电流的办法为监控FET电流，或是与LED串联的电流侦测电阻。假如选用后者，则需求运用位准移位电路，将此信息送至接地电源，并将简略的规划杂乱化。相同显现于图1中的升压转换器，则是在输出电压永久大于输入时运用。这种拓扑规划简单，由于MOSFET的驱动与接地有关，而电流侦测电阻也是归于接地引证类型。此电路的缺陷是在短路时，无法约束经过电感的电流，能够运用保险丝或电路断路器，作为毛病维护设备。此外，还有一些较杂乱的拓扑可供给这类维护。
图2显现两种降压升压电路，可在输入电压或许大于或小于输出电压的景象下运用。这些电路与前述两种降压拓扑有相同的折冲特色，与电流侦测电阻与门极驱动的方位有关。图2的降压升压拓扑，显现接地参阅的闸极驱动。此拓扑需求位准移位电流侦测信号，不过反向的升压降压拓扑则具有接地参阅的电流侦测及位准移位闸极驱动。假如操控IC与负输出有关，且电流侦测电阻与LED进行交流，即可运用有用的办法装备反向升压降压拓扑。只需恰当操控IC，即可直接丈量输出电流，也能够直接驱动MOSFET。
降压升压的拓扑办法电流相对较高，举例来说，假如输入及输出电压相同，电感及电源开关电流是输出电流的两倍以上，这对效能及功率耗费会形成负面影响。图3的「升压或降压」拓扑可减轻这些问题，在此电路中会有一个升压功率级，之后则有一个降压功率级。假如输入电压高于输出电压，升压功率级就会供给电压调理，而降压功率级则只传递功率。假如输入电压低于输出电压，则降压功率级供给电压调理，升压功率级传递功率。一般降压及升压的运作，会有一些重迭的时刻，因而在改换形式时不会呈现死区(Dead-band)。
假如输入与输出电压简直相同，则此电路所具有的有利条件，便是开关与电感电流简直等于输出电流，电感链波电流也会有较少的倾向。即便此电路中有四个功率开关，一般仍有明显的效能增进现象，这是电池运用的关键所在。图3所显现的SEPIC拓扑所需的FET较少，可是需求更多被迫组件。SEPIC拓扑的优势，在于简易的接地参阅FET及操控电路。此外，双通道电感能够结合为单耦合电感，节约面积与本钱。不过和降压升压拓扑相同，SEP%&&&&&%拓扑的开关电流较降压或升压及脉冲输出电流为高，需求能处理很多RMS电流的电容器。
根据安全考虑，或许会规定在脱机电压及输出电压之间进行阻隔。此运用办法下，最节约本钱的解决办法便是运用返驰转换器(图4)，在所有的阻隔拓扑中，这种作法所需求的组件数量最少。变压器匝数比可用来对输出电压进行降压、升压或降压升压，规划弹性很大，不过缺陷在于电源变压器根本上是订制组件。此外，在FET以及输入和输出%&&&&&%器中，也会有高组件应力的景象呈现。运用固定灯火时，能够运用「慢速」的回馈操控循环，调理LED电流与输入电压同相位的景象，进行功率因子校对(PFC)。这样能够调理所需的均匀LED电流，并能调理输入电流与输入电压同相位的景象，以供给高功率因子。
LED调光技能 藉PWM下降亮度较佳
LED常需求调光，举例来说，有时或许需求调整显现亮度或是修建照明。有两种办法能够到达这个方针，一是下降LED电流，二是快速开关LED让肉眼均匀其亮度。作用最差的办法便是下降电流，由于灯火输出与电流之间并不是彻底的线性联系。此外，LED的色彩光谱在电流低于最大额定值时，会有偏移的倾向。人类对亮度的发觉是一种指数联系，因而假如要调整亮度，或许需求大幅度改动电流，这对电路规划的影响甚大。由于在最大电流下3%的调理过错，或许会由于电路容忍度，在10%的负载时呈现30%以上的过错。藉由脉冲宽度调变(PWM)影响电流而下降亮度，是比较正确的作法，不过依然有反应速度的问题。在照明或显现时，需求运用100Hz以上的脉冲宽度调理，人类眼睛才不会发觉到闪耀的景象。10%的脉冲宽度是在毫秒规模之中，因而电源供给的带宽需求大于10kHz。
针对不同LED运用 各种电源拓扑应运而生
LED已广泛运用于各范畴，因而需求许多品种的电源拓扑，支撑LED的运用。一般来说，有必要考虑输入电压、输出电压及对阻隔的需求，以做出恰当挑选。
假如输入电压必定大于或小于输出电压，挑选就很清晰，必定是降压或升压。但假如互相联系并不清晰，便不易做出挑选，有十分多的折冲作法，包含效能、本钱以及可靠性等等。
