LED 灯作为一种新式节能和无污染光源，因为其特有的发光照明特性，在现代照明使用中发挥着革命性的效果。作为LED 照明产业链中最为中心的部件之一，LED 驱动电源的驱动操控技能所存在的可靠性低、本钱高级典型问题一向限制着LED 照明的开展。关于多路LED 驱动电源技能的开发与可靠性研讨是当时业界的一个重要课题。
1、LED 驱动现状剖析
国内外通用LED 照明的一个明显特色是，光源一般由数量较大的多颗LED 芯片构成，LED本身的特性决议了LED合适恒流驱动，这一点已得到国内外专家学者的一致。LED驱动方法首要是单路恒压输出（光源内置恒流源）、单路恒流输出、单路恒压源装备多路DC／ DC 恒流输出等计划。
1．1单输出恒流驱动
将LED光源作为单组负载由单输出电源进行驱动是最简略的LED驱动操控方法。构成LED 光源的多颗LED 有多种衔接方法。下图1所示的是一切的LED负载串联的衔接方法，单输出电源为恒流源特性驱动LED 灯。因为光源串联，因而不存在均流问题，但当LED串联数量较大时，光源电压将增高，过高的光源电压要求灯具全体契合安全规范的绝缘本钱增高，灯具散热器和绝缘要求越高，热阻也越大，散热效果变差对LED 灯寿数会发生影响。
作为改进，如下图2所示的LED灯为网格状摆放结构，这种结构可防止光源的电压过高，当并联LED数量较大时，单颗灯开路，对整个LED灯的影响较小，但这种单颗LED直接并联的方法，LED的电流均衡性差，构成LED光源可靠性下降；一起其间一个LED 短路，与之并联的LED 都将平息。
如下图3 所示的结构，LED串联后再彼此并联，在没有LED失效的状况下，该结构均流特性好于图2所示的网格状结构，但假如部分LED发生短路毛病时，会构成多串LED 间严峻的电流不均衡。
以上剖析可见，单输出恒流驱动，使用中有必定的局限性，尤其是LED 光源并联的联接方法对光源的使用寿数和可靠性将发生较大影响。
1．2多输出恒流驱动
如下图4 所示的电路结构，每组LED 负载由独立恒流源特性的驱动操控方法是一种较抱负的计划，这一方面处理了多路输出间的电流不均衡问题，另一方面也克服了前述单输出恒流驱动的缺陷，但该计划的驱动功率相对较低。
现在较遍及选用的LED 多路驱动计划如下图5所示，在单输出恒压源的输出端口，装备若干级非阻隔DC／ DC 改换器，每路LED负载由独自的DC／DC改换器完结恒流驱动操控。该计划存在的缺陷是，DC／ DC 改换器电路较为杂乱，本钱相对偏高，可靠性偏低；每添加一级DC／ DC 改换器，驱动功率相应下降，且易伴生电磁搅扰（EMI）；不同类型光源的每路LED 负载的电压、电流及功率存在差异，通用DC／ DC 改换器的规划很难规范化，给产业化带来很大不方便。
研讨以为，LED 在使用电容完结多路恒流驱动的状况下，一起参加电路谐振，改动改换器特性，更简单完结LED 全体的安稳性和可靠性，一起在本钱上能够得到大幅度的下降。提出三种新技能计划：
2．1 两级改换完结LED 多路驱动
如下图6 所示主电路选用了两级改换完结对LED的多路驱动，电路包含高频脉冲沟通源、阻抗网络Z1 和高频变压器T0、高频谐振电容Cb1、双路整流滤波电路和LED 负载。阻抗网络Z1 的输入为高频脉冲沟通源，输出接高频变压器T0原边，变压器副边的一端串联谐振电容Cb1，另一端并联两路整流滤波电路；二极管D1、D4 和二极管D2、D3 别离组成的两个独立的半波整流电路，以及滤波电容Co1、Co2 相应组成两路整流滤波电路；滤波电容Co1 和Co2 别离并联在两路LED 负载两头，两路独立的半波整流电路别离给两路LED 负载供给电源。谐振电容Cb1 一方面与阻抗网络Z1 组成了高频谐振网络，参加主电路谐振，另一方面，当两路LED 负载呈现压降不平衡时，还可经过Cb1 来平衡两路LED 的压差，使两路LED 负载作业电流平均值持平。
如下图7 所示电路为高频谐振网络的完结方法。阻抗网络包含谐振电感Lr、Lm 和高频变压器原边谐振电容C0，谐振电感Lm 与高频变压器T0 原边并联，该并联环节与谐振电感Lr 和谐振电容C0 串联，Cb1 为变压器副边谐振电容。谐振电感Lr 和Lm 能够是外置的独立电感，Lr 也能够是高频变压器T0 的漏电感，而Lm 则也能够是T0 的励磁电感。因为谐振电容Cb1 参加主电路的谐振改换，改动了增益曲线，其等效折算到变压器原边的取值和原边谐振电容C0 可比，加快了改换器的响应速度，防止因为大容量电容引起在起机等动态条件下输出过冲。
2．2 新式正反激电路完结LED 多路驱动
前述技能计划中，高频脉冲沟通源有必要是正负对称的方波电压脉冲，以确保谐振电容Cb1 在两路负载不平衡时起到较好的均流效果，这样要求前级电路有必要是双开关管的桥式电路。作为技能的进一步打破，开发了一种新式的正反激电路多路输出驱动拓扑，如图8 所示，变压器原边选用了单开关管S1，在变压器副边的一个整流回路中串联高频电感L1。当原边开关管S1 导通时，变压器Ta1 储能，副边经过电容Cb1，二极管D3，电感L1，负载A1，二极管D2 构成电流回路，变压器作业在正激状况；当原边开关管S1 关断时，变压器Ta1 开释能量，副边经过二极管D1，负载A2，二极管D4，电容Cb1 构成另一个电流回路，变压器作业在反激状况。在正激回路中，谐振电容Cb1、高频电感L1 谐振，然后使得二极管D2、D3 作业在零电流开关状况，减小二极管的反向恢复损耗，进步功率。当两路负载呈现压降不平衡时，电容Cb1 依然能起到平衡负载电流的效果。
2．3 PFC 电路备份
在中大功率使用场合，作为前级有源PFC 电路，BOOST升压电路是最常用的拓扑。
因为PFC 电路经过整流电路直接与电网相连，因而电网里的浪涌或是雷击等要素简单构成PFC 电路毛病。当PFC 电路毛病时，简单构成后级负载不能正常作业，可分为以下两种状况：第一种状况，后级负载因PFC 电路的毛病而断电构成不能作业；第二种状况，虽PFC 电路毛病但仍能供给电流通路时，因为PFC 电路毛病使得其输出电压不再安稳，而是跟从电网的动摇而改变，构成负载上的电压纹波过大，构成负载的作业功用差，比方功率下降。
怎么确保PFC 电路损坏后，还能确保后级电路正常作业，是该技能处理的首要问题。如下图9，在PFC电路的输出串联一个PFC备份电路，当PFC电路正常作业时，PFC 电路用来完结功率因数校对功用，PFC 备份电路仅用于供给电流通路；当PFC 电路毛病时，PFC 电路仅用于供给电流通路，PFC 备份电路用来安稳输出电压。这样PFC 电路和PFC 备份电路能够有条件地替换作业，确保驱动体系的可靠性。
从LED 照明的可靠性及本钱来看，多路驱动的模块化LED 灯具将成为未来LED 照明的趋势。现在国内外各研讨机构和出产企业进行多路LED驱动电源技能开发，首要是根据新式正反激组合改换器LED 驱动电源研讨，选用电压型变频操控，三级改换器电路均作业在临界形式，此技能能够进步驱动电源的可靠性，可是电路杂乱，本钱较高。本研讨项目关键技能首要立异点在于：
（1）打破传统三级改换完结LED 的多路驱动思路，选用两级改换完结对LED 的多路驱动。使用谐振电容参加主电路的谐振改换特性，改进了改换器的动态响应速度，减小改换器起机等动态条件下对LED 负载的冲击电流，进步驱动的可靠性。一起使用谐振电容完结对多路输出负载电流的均衡，完结了多路输出间高精度的均流特性，具有本钱低、体积小、功率高级特色。新式的电路拓扑，处理了多路驱动电路开路及短路维护问题，任何一路损坏确保其它路输出正常，最大极限确保了电路的可靠性。一起维护电路对LED 负载没有任何冲击电流，进一步进步电路的可靠性，下降本钱。
（2）提出新式的单开关正反激多路输出电路，主电路原边只要一个开关管即能够完结变压器副边多路输出的均流操控，进一步下降了电路本钱；因为主变压器完结双向使用，减小变压器体积，进步功率；副边的均流%&&&&&%不只完结了多路输出的均流操控，一起和均流电感构成谐振回路，然后完结副边整流二极管的零电流开关状况，下降二极管反向恢复损耗，削减电磁搅扰，进一步进步功率。
（3）提出PFC 电路的备份思路，前级PFC 电路做了PFC 备份电路，有用处理了现有技能中当PFC 电路毛病时易构成后继电路不能正常作业的问题，且确保了后级负载的作业功用不会受PFC电路毛病的影响，进一步确保驱动体系的可靠性。
3、结语
本文研讨的多路LED 驱动电源关键技能，选用两级改换完结LED 多路驱动，经过单开关正反激多路输出电路，只用一个开关管完结多输出均流，选用PFC 电路备份，已完结专利申请，产品首要技能指标：1．多路输出功率：＞0． 92（室温下）；2．多路输出均流度：≤5％（室温下）；3．功率因数：＞0． 98（室温下，在输入电压为110Vac 时） 4．防水等级：IP67； 5．环境温度：－30 ～70℃。
