用恒流穩(wěn)壓器實現(xiàn)高亮度LED照明方案

圖3 降壓-升壓轉(zhuǎn)換器典型電路圖

LED穩(wěn)流方案的分類

1 電阻
電阻是最簡單、最低成本的穩(wěn)流方案。在實踐中，它們并不是一種實用的解決方案，因為它們依賴于電池電壓，導(dǎo)致LED亮度變化，能效低和必要的昂貴成本，并且需要耗時耗力的LED編碼。

2 線性穩(wěn)壓器
線性穩(wěn)壓器易于設(shè)計，能夠提供有效的穩(wěn)流及過流保護，并且提供外部電流設(shè)定點，是一種“中等的”HB-LED系統(tǒng)穩(wěn)流方案。然而，在當今這個節(jié)能意識很強的時代，對于許多裝置，特別是街道照明、建筑物及電池供電應(yīng)用而言，設(shè)計人員可能會認為它們耗電太多及能效低到不可接受。而能效低的線性穩(wěn)壓器幾乎都會有熱管理問題，這通常需要采用某種形式的散熱片，但會增加整體設(shè)計的尺寸及成本。

3 開關(guān)穩(wěn)壓器
開關(guān)穩(wěn)壓器是最昂貴及技術(shù)最復(fù)雜的LED電流控制方案。它們與線性穩(wěn)壓器及簡單的電阻穩(wěn)流方案不同，易受電磁干擾(EMI)影響，為設(shè)計人員帶來了另外一項需要克服的挑戰(zhàn)。然而，開關(guān)穩(wěn)壓器能效很高，且能為應(yīng)用提供亮度控制功能。對于中到大功率方案而言，或者應(yīng)用需要處理寬輸入電壓范圍，開關(guān)穩(wěn)壓器是唯一可行的選擇。

4 恒流穩(wěn)壓器
2引腳及3引腳恒流穩(wěn)壓器（如安森美半導(dǎo)體開發(fā)的）能夠提供比線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器更簡單及更低成本的方案，而且比電阻方案更具性能優(yōu)勢。2引腳組件提供固定輸出，而3引腳版本提供采用簡單的外部電阻來設(shè)定輸出的功能。其輸出電流值介于20～150mA之間，最大工作電壓為45V，確保能夠承受電池負載突降電壓。

圖4 恒流穩(wěn)壓器典型電路圖

使用恒流穩(wěn)壓器就像使用線性及開關(guān)穩(wěn)壓器一樣，確保在它們支持的寬LED電壓范圍下提供恒定亮度。它們還保護LED在較高輸入電壓時免受過驅(qū)動影響，并大幅降低或完全消除成本高昂、問題很多的LED庫存編碼問題。達40V的寬輸入電壓范圍支持多種應(yīng)用條件下的工作，承受相關(guān)的供電電壓波動。恒流穩(wěn)壓器可以配置為降壓、升壓或SEPIC拓撲結(jié)構(gòu)。如果驅(qū)動的LED串的電流高于單個恒流穩(wěn)壓器能夠支持的范圍，就可以并聯(lián)這些組件來提供解決方案。

LED發(fā)射的光與其平均輸出電流成正比。恒流穩(wěn)壓器還能控制這個電流，提供額外的光輸出調(diào)節(jié)功能。可以采用模擬調(diào)光或數(shù)字脈沖調(diào)變技術(shù)來提供調(diào)光功能。模擬調(diào)光方案結(jié)合輸入PWM信號及反饋電壓，從而降低平均輸出電流。數(shù)字調(diào)光方案使用輸入PWM信號來抑制穩(wěn)壓器的開關(guān)，并降低平均輸出電流。典型調(diào)光頻率為200～1000Hz，因為人眼不能看清高于200Hz頻率時的細微變化，但可察覺低于這個頻率時的細微變化。

結(jié)語
HB-LED有潛能成為多種多樣照明應(yīng)用的主力軍。將HB-LED照明與其他照明技術(shù)相比時，電源能效、長壽命及設(shè)計多樣性僅是我們正面平價的一部分。隨著特定用途恒流穩(wěn)壓器的發(fā)展，更佳的多用途(all-round)系統(tǒng)方案將會誕生。