LED恒流驅(qū)動(dòng)精準(zhǔn)控制

分布式恒流驅(qū)動(dòng)原理介紹

在以往的白熾燈和節(jié)能燈市場(chǎng)，大公司所形成的規(guī)格有限的主流燈具型號(hào)， LED很難再繼續(xù)遵守。LED有它的應(yīng)用靈活性，在日后的設(shè)計(jì)中會(huì)帶來較多的電源規(guī)格。我們要避免過多的電源規(guī)格，不給日后量產(chǎn)帶來諸多障礙。本著在不限制設(shè)計(jì)靈活性同時(shí)，還能兼顧盡量少的電源設(shè)計(jì)規(guī)格的思路，我們提出了分布式恒流架構(gòu)。

分布式恒流的原理在于，在各并聯(lián)支路點(diǎn)均設(shè)立獨(dú)立恒流源，以管理、維持、控制支路與支路、支路與整體線路的穩(wěn)定。分布式恒流電路在使用上可視為一個(gè)完整的線路結(jié)構(gòu)，而實(shí)際應(yīng)用是分布在線路各節(jié)點(diǎn)的，是一個(gè)可以通過恒流控制并能相互通訊的電路結(jié)構(gòu)。分布式恒流設(shè)計(jì)LED產(chǎn)品，有著非常高的產(chǎn)品穩(wěn)定性以及獨(dú)有的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)。

在當(dāng)前，LED產(chǎn)品宣稱與實(shí)際使用壽命有較大的差距。在驅(qū)動(dòng)線路設(shè)計(jì)技術(shù)積累有限的情況下，用評(píng)估產(chǎn)品壽命的方法來衡量實(shí)際使用壽命，容易造成誤差。而驅(qū)動(dòng)線路的穩(wěn)定性將直接影響產(chǎn)品整體穩(wěn)定。
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分布式恒流技術(shù)有高可靠性的原因在于，讓AC電源部分繼續(xù)沿用傳統(tǒng)開關(guān)電源，采用恒壓的供電模式。開關(guān)電源技術(shù)積累會(huì)給LED電源設(shè)計(jì)創(chuàng)造品質(zhì)條件。在同一功率電源規(guī)格下，不用再開發(fā)新的電源型號(hào)，功率可向下兼容，大大減少電源規(guī)格，提高電源統(tǒng)一性。

軟、硬結(jié)合的精度控制思路

在日常驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)中，周邊器件累計(jì)誤差處理起來很是棘手，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電源參數(shù)離設(shè)計(jì)初衷相差甚遠(yuǎn)。恒流驅(qū)動(dòng)需要電流檢測(cè)，通常做法是在支路中串接毫偶電阻獲取回授信息，要達(dá)到高的效率，電阻值會(huì)越小，過小的毫偶電阻給生產(chǎn)、測(cè)試都帶來不便，一般的儀器無法驗(yàn)證到正確值，生產(chǎn)過程也會(huì)影響到精度，電阻方式設(shè)定電流是固定方式，調(diào)整并不方便。

軟、硬件結(jié)合方式將開啟LED應(yīng)用技術(shù)的飛躍。LED恒流精度值軟件化，可大幅提升LED應(yīng)用的靈活性。恒流驅(qū)動(dòng)器電流設(shè)定軟件化實(shí)際上就是在IC內(nèi)部設(shè)立寄存器，根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用存儲(chǔ)的方式設(shè)置輸出電流大小，這一切都是軟件化過程，不需要更改線路設(shè)計(jì)?？赏ㄟ^微機(jī)操作軟件，用直觀的數(shù)字寫入完成電路電流設(shè)定。

驅(qū)動(dòng)線路周邊零器件，這是我們的目標(biāo)。周邊零器件不會(huì)帶來設(shè)計(jì)器件參數(shù)誤差累計(jì)，從而大幅提高恒流的精度。

我國的IC制造工藝目前不能滿足LED驅(qū)動(dòng)精度要求，但是我們可以用新技術(shù)、新辦法達(dá)到世界頂級(jí)恒流精度水平。驅(qū)動(dòng)精準(zhǔn)控制便是其中一種方法。

在進(jìn)行驅(qū)動(dòng)精準(zhǔn)控制時(shí)，首先要看設(shè)計(jì)目的是什么？是按照最高光效，還是按照燈具的一致性設(shè)計(jì)？如果僅限于驅(qū)動(dòng)電流的精準(zhǔn)，實(shí)際上是很容易做到的。例如驅(qū)動(dòng)電流穩(wěn)定準(zhǔn)確，或隨溫度變化有保護(hù)等。但在客戶看來并不僅限于這些。客戶要求各項(xiàng)參數(shù)都能符合要求，比如產(chǎn)品的一致性、效率等。對(duì)于客戶的這些要求，我們需要在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)上下功夫。歸根結(jié)底還是怎樣控制精準(zhǔn)度，并最終按照我們的設(shè)計(jì)意圖來調(diào)整電流，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

為了達(dá)到上述目的，我們可以通過在精細(xì)化的恒流輸出范圍內(nèi)，均等的劃分若干等級(jí)，并將每階電流數(shù)字化描述，驅(qū)動(dòng)IC讀取對(duì)應(yīng)數(shù)字并執(zhí)行相應(yīng)電流值來實(shí)現(xiàn)?？梢赃x擇內(nèi)置非易失性E2PROM。相信任何寄存器都能完成其任務(wù)，可按照應(yīng)用需要和工藝允許的條件，決定存儲(chǔ)器的類型選擇。

電流階的劃分與設(shè)計(jì)可因市場(chǎng)的不同而有所區(qū)別。分布式恒流內(nèi)置寄存器后，電流值劃分會(huì)彌補(bǔ)工藝上的精度不足。因制造工藝原因輸出電流總是有誤差，軟件化后將因此而得到改善。

長運(yùn)通的驅(qū)動(dòng)IC在出廠時(shí)，可根據(jù)客戶的不同需求，提供不同的電流輸出值，免除批量校準(zhǔn)過程。小用量的客戶還可通過附贈(zèng)的微機(jī)軟件自行改寫電流值。此外，客戶還可以通過產(chǎn)品設(shè)計(jì)接口來根據(jù)需求改變產(chǎn)品的亮度，并在年久后，因LED光衰減或根據(jù)現(xiàn)實(shí)使用情況，再次確定驅(qū)動(dòng)電流值及用途。

提升驅(qū)動(dòng)效率的設(shè)計(jì)新法

AC電源驅(qū)動(dòng)LED在單串接支路是可行的，可是單串接只是LED驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中很少一部分，大多應(yīng)用有并聯(lián)情況。在有并聯(lián)LED驅(qū)動(dòng)的情況下，整體恒流設(shè)計(jì)中的支路LED并不一定工作在恒流狀態(tài)，整個(gè)產(chǎn)品LED電流是相互影響的。通常，在小電流設(shè)計(jì)中選擇并聯(lián)使用，這是因?yàn)樾‰娏鳟a(chǎn)品不會(huì)立即受影響而損壞，但隱患是仍然存在的。

在大電流設(shè)計(jì)者中，例如LED路燈設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)者不會(huì)將多路LED直接并聯(lián)上去，因?yàn)檫@樣危險(xiǎn)會(huì)立刻發(fā)生。通常的做法是，先恒壓再DC恒流，通過這兩級(jí)設(shè)計(jì)完成。我們知道DC驅(qū)動(dòng)效率是在合理的電壓和負(fù)載條件下，那么如何保證負(fù)載LED數(shù)量或LED隨溫度變化都在合理的范圍內(nèi)？怎樣靈活的讓客戶變更LED驅(qū)動(dòng)數(shù)量？解決以上問題需要設(shè)計(jì)AC到DC恒流的回授機(jī)制，但到目前為止并不具備該技術(shù)條件。

長運(yùn)通采用了另外一種做法：該公司的分布式恒流驅(qū)動(dòng)器，能提供光耦驅(qū)動(dòng)能力，其中一個(gè)支路可作為全部支路的代表。分布式恒流支路相互可以通訊，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的聯(lián)動(dòng)機(jī)制，同時(shí)兼容控制、數(shù)據(jù)讀寫接口功能。此外，周邊設(shè)計(jì)零器件化，電源輸出電壓與負(fù)載阻抗匹配，從而實(shí)現(xiàn)恒流源與光源集成。

目前，AC電源結(jié)合控制方式主要包括以下幾種：1.原邊反饋電源。該技術(shù)用于小功率LED燈具驅(qū)動(dòng)，用原有原邊反饋充電器開關(guān)電源移植而來。這部分AC驅(qū)動(dòng)沒有因LED應(yīng)用而改變規(guī)格，有著諸多的型號(hào)供選擇。除體積受限外，設(shè)計(jì)上與開關(guān)電源沒有本質(zhì)區(qū)別，借用到LED也算合理；2.大功率隔離照明電源。該技術(shù)中，LED驅(qū)動(dòng)全部是采用開關(guān)電源而設(shè)計(jì)，任何公司到目前為止都沒有推出針對(duì)LED專用AC驅(qū)動(dòng)器件，隔離電源就是開關(guān)電源?；究梢詳嘌蚤_關(guān)電源就是LED-AC驅(qū)動(dòng)，也是主要的應(yīng)用方式之一；3.非隔離LED驅(qū)動(dòng)電源。非隔離LED驅(qū)動(dòng)推出較多針對(duì)性電源技術(shù)，是值得肯定的，是LED電源一個(gè)方向。隔離安全主要取決于與外殼爬電間隙設(shè)計(jì)，并沒有規(guī)定LED電源一定要隔離設(shè)計(jì)，也沒有限制輸出電壓值。關(guān)鍵是采用哪種隔離更安全。非隔離有驅(qū)動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合結(jié)構(gòu)也能設(shè)計(jì)出優(yōu)質(zhì)、安全、高效的LED產(chǎn)品；4.可控硅調(diào)光兼容性電源。該技術(shù)應(yīng)用特殊，數(shù)量受限，屬于過渡性技術(shù)。

在目前主流AC電源市場(chǎng)中，重點(diǎn)是前三項(xiàng)。其中非隔離技術(shù)發(fā)展較快。而前兩項(xiàng)隔離LED驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，均是移植開關(guān)電源芯片，本質(zhì)上沒有脫離開關(guān)電源原有模式。雖然各公司的諸的專家學(xué)者都在致力于LED照明電源研究，但目前技術(shù)依然停留在開關(guān)電源階段。為此LED照明電源主要研究的重點(diǎn)應(yīng)該放在次級(jí)DC部分，將恒壓開關(guān)電源與分布式恒流技術(shù)結(jié)合。