LED驱动器：选择匹配具体应用的最佳架构 LED照明, 驱动器, 白炽灯, 工程师, 优缺点

520503

关键字：LED驱动器   功率因数控制(PFC)   闪烁问题   调光器  
现今的LED照明已具备了多元化的应用场合，从简单的白炽灯或冷阴极荧光灯(CCFL)替代品，到新的建筑、工业、医疗和其他应用。为了在应用中最佳化匹配灯和光亮，不同的LED照明应用通常都有相对应的性能标准要求。
为了驱动LED，工程师可以从琳琅满目的驱动器架构中挑选，然而每一架构都有各自的优缺点，针对具体应用的适应能力有好有坏。选择驱动器架构时需考虑的因素有很多，其中成本占据首要位置，其次是隔离、调光、闪烁、色温、功率因数、可靠性、热管理等问题。

基本的LED驱动器架构有几种：次级侧控制、初级侧控制、隔离式/非隔离式。此外，功率因数控制(PFC)也是在许多应用中的一个主要性能考虑因素，其解决方案由带PFC功能的两级或单级驱动器，或不带PFC功能的单级驱动器(主要用于功率低于5W的应用)组成。因此，整个驱动器子系统就是一系列权衡下的结果，目的是降低物料清单(BOM)成本，实现最高效率，同时提供调光功能，打造一款温度可控、具备故障保护功能的产品。

基本的驱动器架构

为了实现最佳的隔离和控制，次级侧控制架构监测输出电压/电流，并通过一个光隔离通路向初级侧驱动器提供反馈信号(图1)。该反馈信号使次级侧控制器能够提供较好的电流及电压控制精度。更简单的初级侧控制方案消除了次级侧控制器和光隔离信号通路，从而降低了系统成本，在提高系统性能的同时，缩减了系统尺寸。在这种方案中，初级侧驱动器通过初级侧波形分析确定输出电流和电压(图1)。取决于分析的质量，初级侧控制可以做到匹敌甚至超越次级侧调节及性能，因此是当今隔离式LED驱动器常用的解决方案。





图1：两种常见的LED驱动器方案采用了次级侧控制(上图)和初级侧控制(下图)。次级侧控制具备较好的电流及电压控制精度，但初级侧控制可减少元器件数量和系统尺寸，同时提高性能。


基本的初级侧控制电路通过输出级变压器实现了隔离。但是，为了减少元器件成本，非隔离方案采用电感器替代变压器，并能采用降压控制器替代初级侧驱动器反激电路(图2)。在非隔离方案中，控制机制得到了简化，但为了防止输入与输出间短路，该电路要求更加复杂的物理隔离。目前，大多数LED驱动器设计采用的是隔离式架构。在未来一两年内，电路设计领域的进步将可提供更进一步降低成本的方案。



图2：初级侧驱动器可通过在输出级使用变压器，设计成隔离式配置；或通过使用电感器替代输出变压器，并选用降压控制器替代反激电路，设计成非隔离配置。