LED照明的電源拓撲結構(08-100)
引言
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/92130.htm隨著LED的生產成本下降，其使用愈發普遍，所涵蓋的應用范圍從手持終端設備到車載，再到建筑照明。LED的高可靠性(使用壽命超過50,000個小時)、較高的效率(>120流明/瓦)以及近乎瞬時的響應能力使其成為極具吸引力的光源。與白熾燈泡200mS的響應時間相比，LED會在短短5ns響應時間內發光。因此，目前它們已在汽車行業的剎車燈中得到廣泛采用。
驅動LED
驅動LED并非沒有挑戰?？烧{的亮度需要用恒定電流來驅動LED，并且無論輸入電壓如何都必須要保持該電流的恒定。這與僅僅將白熾燈泡連接到電池來為其供電相比更具有挑戰性。
LED具有類似于二極管的正向V-I特性。在低于LED開啟閾值(白光LED的開啟電壓閾值大約為3.5V)時，通經該LED的電流非常小。在高于該閾值時，電流會以正向電壓形式成指數倍遞增。這就允許將LED定型為帶有一個串聯電阻的電壓源，其中帶有一則警示說明：本模型僅在單一的工作DC電流下才有效。如果LED中的DC電流發生改變，那么該模型的電阻也應隨即改變，以反映新的工作電流。在大的正向電流下，LED中的功率耗散會使設備發熱，此舉將改變正向壓降和動態阻抗。在確定LED阻抗時充分考慮散熱環境是非常重要的。
當通過降壓穩壓器驅動LED時，LED常常會根據所選的輸出濾波器排列來傳導電感的AC紋波電流和DC電流。這不僅會提高LED中電流的RMS振幅，而且還會增大其功耗。這樣就可提高結溫并對LED的使用壽命產生重要影響。如果我們設定一個70%的光輸出限制作為LED的使用壽命，那么LED的壽命就會從74攝氏度度下的15,000小時延長到63攝氏度度下的40,000小時。LED的功率損耗由LED電阻乘以RMS電流的平方再加上平均電流乘以正向壓降來確定。由于結溫可通過平均功耗來確定，因此即使是較大的紋波電流對功耗產生的影響也不大。例如，在降壓轉換器中，等于DC輸出電流(Ipk-pk=Iout)的峰至峰紋波電流會增加不超過10%的總功率損耗。如果遠遠超過上面的損耗水平，那么就需要降低來自電源的AC紋波電流以便使結溫和工作壽命保持不變。一條非常有用的經驗法則是結溫每降低10攝氏度，半導體壽命就會提高兩倍。實際上，由于電感器的抑制作用，因此大多數設計就趨向于更低的紋波電流。此外，LED中的峰值電流不應超過廠商所規定的最大安全工作電流額定值。
拓撲選擇
表1中所顯示的信息有助于為LED驅動器選擇最佳的開關拓撲。除這些拓撲之外，您還可使用簡易的限流電阻器或線性穩壓器來驅動LED，但是此類方法通常會浪費過多功率。所有相關的設計參數包括輸入電壓范圍、驅動的LED數量、LED電流、隔離、EMI抑制以及效率。大多數的LED驅動電路都屬于下列拓撲類型：降壓型、升壓型、降壓-升壓型、SEPIC和反激式拓撲。
表1備選的LED電源拓撲
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