在现代的照明商场中，LED现已占有了半壁全国。这种全新的照明技能现已成功的进入到了咱们的日子傍边。跟着商场需求的添加，从事LED规划的人员也越来越多。关于新手来说，初级LED照明电路的规划并不算难，可是拓扑电路的挑选往往会成为一个比较让人头疼的问题。本篇文章将对LED驱动电源的拓扑结构挑选进行辅导。
LED驱动电源的拓扑结构挑选
图1 LLC半桥谐振拓扑结构
在LED驱动电路傍边，经常会添加带有变压的沟通到直流电源转化功用，其间包含了反激、正激及半桥等拓扑结构。如图1所示，其间反激拓扑结构是功率小于30 W的中低功率运用的规范挑选，而半桥结构则最适合于供给更高能效/功率密度。就阻隔结构中的变压器而言，其尺度的巨细与开关频率有关，且大都阻隔型LED 驱动器根本上选用“电子”变压器。
图2是规划傍边比较常见的一些直流驱动办法。这种驱动办法相较于其他的办法来说规划简略、本钱低价，而且最大的特点是不遭到EMC的搅扰，但也有缺乏，便是依赖于电压、需求挑选(binning) LED，且能效较低。选用DC-DC电源的LED照明运用中，可以选用的LED驱动办法有电阻型、线性稳压器及开关稳压器等，电阻型驱动办法中，调整与LED串联的电流检测电阻即可操控LED的正向电流，线性稳压器相同易于规划且没有EMC问题，还支撑电流稳流及过流维护(fold back)，且供给外部电流设定点，缺乏在功率耗散问题，及输入电压要一直高于正向电压，且能效不高。开关稳压器经过PWM操控模块不断操控开关(FET)的开和关，然后操控电流的活动。
高能效是开关稳压器的长处，可是更高的能效发生就意味着更多的本钱投入，不仅如此，开关稳压器的结构也较为杂乱，而且无法脱节EMI的问题。LED DC-DC开关稳压器常见的拓扑结构包含降压(Buck)、升压(Boost)、降压-升压(Buck-Boost)、单端初级电感转化器(SEPIC)等不同类型。其间，一切作业条件下最低输入电压都大于LED串最大电压时选用降压结构，如选用24 Vdc驱动6颗串联的LED;与之相反，一切作业条件下最大输入电压都小于最低输出电压时选用升压结构，如选用12 Vdc驱动6颗串联的LED;而输入电压与输出电压规模有交迭时，可以选用降压-升压或SEPIC结构，如选用12 Vdc或12 Vac驱动4颗串联的LED，但这种结构的本钱及能效最不抱负。
从开始的简略电路结构，开展到先现在的直流电源直接驱动，LED技能现现已历了较为久远的一段开展时刻。直流电源驱动的运用示意图如图3所示。这种结构中，LED串以相反方向摆放，作业在半周期，且LED在线路电压大于正向电压时才导通。这种结构具有其优势，如防止AC-DC转化所带来的功率损耗等。可是，这种结构中LED在低频开关，故人眼可能会察觉到闪耀现象。此外，在这种规划中还需求参加LED维护措施，使其免受线路浪涌或瞬态的影响。
LED拓扑挑选示例剖析
图4傍边给出的表格是LED驱动拓扑挑选的参阅，这儿列出的是比较常用的几个，黑色的圆点表明在此种情况下应该挑选哪种拓扑结构。假如仅仅运用较为简易的电阻器或线性稳压器来驱动LED的话，也是可以的。可是此类办法一般会糟蹋过多功率。一切相关的规划参数包含输入电压规模、驱动的LED数量、LED电流、阻隔、EMI按捺以及功率。大大都的LED驱动电路都归于下列拓扑类型：降压型、升压型、降压-升压型、SEPIC 和反激式拓扑。
在图5傍边给出了三种较为根本的拓扑，前两个为BUCK型，最终一个为BOOST型。第一个示意图所闪现的降压稳压器适用于输出电压整体小于输入电压的景象。在图5中，降压稳压器会经过改动MOSFET的敞开时刻来操控电流进入LED。电流感应可经过丈量电阻器两头的电压取得，其间该电阻器应与LED串联。对该办法来说，重要的规划难题是怎么驱动MOSFET。从性价比的视点来说，引荐运用需求起浮栅极驱动的N通道场效应晶体管(FET)。这需求一个驱动变压器或起浮驱动电路(其可用于保持内部电压高于输入电压)。
信任稍有根底的人都能看出来，图5傍边的第二个电路为备选的降压稳压器，其间的MOSFET对接地进行驱动，然后大大降低了驱动电路要求。该电路可挑选经过监测FET电流或与LED串联的电流感应电阻来感应 LED电流。后者需求一个电平移位电路来取得电源接地的信息，但这会使简略的规划杂乱化。
别的，图5中还闪现了一个升压转化器，该转化器可在输出电压总是大于输入电压时运用。因为MOSFET对接地进行驱动而且电流感应电阻也选用接地参阅，因而此类拓扑规划起来就很简略。该电路的一个缺乏之处是在短路期间，经过电感器的电流会毫无约束。可是可以经过保险丝或电子断路器的办法来添加毛病维护。此外，某些更为杂乱的拓扑也可供给此类维护。
图6 降压-升压型拓扑可调理大于或小于 Vout的输入电压
图6傍边的电路一般在输出电压和输入电压较为不安稳，出现时高时低时运用。两者具有相同的折衷特性(其间折衷可在有关电流感应电阻，以及栅极驱动方位的两个降压型拓扑中闪现)。图6中的降压-升压型拓扑闪现了一个接地参阅的栅极驱动。它需求一个电平移位的电流感应信号，可是该反向降压-升压型电路具有一个接地参阅的电流感应和电平移位的栅极驱动。假如操控IC与负输出有关，而且电流感应电阻和LED 可交换，那么该反向降压-升压型电路就能以十分有用的办法进行装备。恰当的操控IC，就能直接丈量输出电流，而且MOSFET也可被直接驱动。
图7 降压或升压型以及 SEPIC 拓扑供给了更高的功率
可是这种办法存在必定的缺陷，便是电流会比较高。如，输出电压和输入电压相一起，电感和电源开关电流则为输出电流的两倍。这会对功率和功耗发生负面的影响。在许多情况下，图7中的“降压或升压型”拓扑将平缓这些问题。在该电路中，降压功率级之后是一个升压。假如输入电压高于输出电压，则在升压级刚好通电时，降压级会进行电压调理。假如输入电压小于输出电压，则升压级会进行调理而降压级则通电。一般要为升压和降压操作预留一些堆叠，因而从一个模型转到另一模型时就不存在静带。
当然该电路也是有长处存在的，便是当输出和输入的电压对等时，开关和电感器电流也近乎等同于输出电流。电感纹波电流也趋向于变小。即便该电路中有四个电源开关，一般功率也会得到明显的进步，在电池运用中这一点至关重要。图7中还闪现了 SEP%&&&&&% 拓扑，此类拓扑要求较少的 FET，但需求更多的无源组件。其优点是简略的接地参阅 FET 驱动器和操控电路。此外，可将双电感组合到单一的耦合电感中，然后节约空间和本钱。可是像降压-升压拓扑相同，它具有比“降压或升压”和脉动输出电流更高的开关电流，这就要求电容器可经过更大的 RMS 电流。
当然，在考虑功率的根底上，一切的功率就都应出于对安全的考虑，一般来说都会规定在离线电压和输出电压之间运用阻隔。在此运用中，最具性价比的解决方案是反激式转化器(请参见图8)。它要求一切阻隔拓扑的组件数最少。变压器匝比可规划为降压、升压或降压-升压输出电压，这样就供给了极大的规划灵活性。 但其缺陷是电源变压器一般为定制组件。此外，在 FET以及输入和输出%&&&&&%器中存在很高的组件应力。在安稳照明运用中，可经过运用一个“慢速”反应操控环路(可调理与输入电压同相的LED电流)来完成功率因数校对(PFC)功用。经过调理所需的均匀LED电流以及与输入电压同相的输入电流，即可取得较高的功率因数。
现现在，许多的运用中都开始运用LED，而LED则要运用相应的拓扑结构来进行合作 。一般来说，决议运用哪个LED拓扑结构的，一般是输入电压、输出电压和阻隔需求等要素。在输出输入电压不安稳的情况下，运用降压或着升压的办法来应对是正确的挑选。可是当输入输出电压处于较为安稳的情况下时，挑选时机变得比较困难，所以期望经过本篇，可以协助我们堆集在这方面的常识。
