Topologistrukturen för LED-drivrutinens strömförsörjning
I LED-belysningstillämpningar som använder AC-DC strömförsörjning, inkluderar konstruktionsmodulen för effektomvandling diskreta komponenter såsom dioder, switchande transistorer (FET), induktorer, kondensatorer och motstånd för att utföra sina respektive funktioner, medan pulsbreddsmodulering (pWM) regulatorer används för att styra effektomvandlingen. Den isolerade AC-DC-effektomvandlingen med transformatorer som vanligtvis läggs till kretsen inkluderar topologistrukturer som flygback, framåt och halvbrygga, som visas i figur 1. Flyback-topologin är standardvalet för medelstora till lågeffekttillämpningar med effekt mindre än 30W, medan halvbrostrukturen är mest lämpad för att ge högre energieffektivitet/effekttäthet. När det gäller transformatorn i isoleringsstrukturen är dess storlek relaterad till omkopplingsfrekvensen, och de flesta LED-drivrutiner av isoleringstyp använder i princip "elektroniska" transformatorer.
I LED-belysningstillämpningar som använder DC-DC-strömförsörjning, inkluderar LED-drivmetoderna som kan användas motståndstyp, linjär spänningsregulator och switchspänningsregulator. Det grundläggande applikationsdiagrammet visas i figur 2. I körläge av resistanstyp kan framströmmen för LED kontrolleras genom att justera strömdetekteringsresistansen i serie med LED. Detta körläge är lätt att designa, låg kostnad och har inga problem med elektromagnetisk kompatibilitet (EMC). Nackdelen är att den beror på spänning, behöver avskärma lysdioder och har låg energieffektivitet. Linjära spänningsregulatorer är också lätta att designa och har inga EMC-problem. De stöder även strömstabilisering och överströmsskydd (vikbar), och ger externa ströminställningspunkter. Deras brister inkluderar dock effektförlust och behovet av att inspänningen alltid är högre än framspänningen, med låg energieffektivitet. Omkopplarregulatorn styr kontinuerligt öppningen och stängningen av omkopplaren (FET) genom pWM-kontrollmodulen och styr därigenom strömflödet.
Växlingsspänningsregulatorer har högre energieffektivitet, är spänningsoberoende och kan styra ljusstyrkan. Deras brister inkluderar dock relativt höga kostnader, högre komplexitet och problem med elektromagnetisk interferens (EMI). De vanliga topologistrukturerna för LEDDC-DC-omkopplingsregulatorer inkluderar buck, boost, buck boost eller singeländade primära induktoromvandlare (SEpICs). När den lägsta inspänningen under alla arbetsförhållanden är större än den maximala spänningen för LED-strängen, antas en nedtrappningsstruktur, såsom att använda 24Vdc för att driva 6 seriekopplade lysdioder; Tvärtom, när den maximala inspänningen är mindre än den lägsta utspänningen under alla arbetsförhållanden, antas en booststruktur, såsom att använda 12Vdc för att driva 6 seriekopplade lysdioder; När det finns en överlappning mellan inspännings- och utgångsspänningsområdet kan en nedstegsförstärkning eller SEpIC-struktur användas, som att använda 12Vdc eller 12Vac för att driva fyra seriekopplade lysdioder. Denna struktur har dock den minst idealiska kostnaden och energieffektiviteten.
Användningen av växelström för att direkt driva LED har också gjort vissa framsteg de senaste åren. I denna struktur är LED-strängar anordnade i motsatta riktningar, arbetar i en halv cykel, och lysdioden leder endast när linjespänningen är större än framåtspänningen. Denna struktur har sina fördelar, som att undvika strömförlust orsakad av AC-DC-konvertering. Men i denna struktur växlar LED vid låga frekvenser, så mänskliga ögon kan märka flimrande fenomen. Dessutom måste LED-skyddsåtgärder läggas till i denna design för att skydda den från påverkan av ledningsöverspänningar eller transienter.
