LED電子工程師的供電電源設計思路

　　要將LED電流的精確度控製到與數字負載的供電電壓的精度相同，則會既浪費電，又浪費成本。100mA到1A是當前大多數產品的電流範圍，特別是目前350mA(或者更確切地說



，光電半導體結的電流密度為350mA/mm2)是熱管理和照明效率間常采納的折衷方案。控製LED驅動器的集成電路是矽基的，所以在1.25 V的範圍內有一個典型的帶隙。要在1.25V處達到1%的容差，亦即需要±12.5mV的電壓範圍。這並不難實現，能達到這種容差或更好容差範圍的低價電壓參考電路或電源控製IC種類繁多，價格低廉。當控製輸出電壓時，可在極低功率下使用高精度電阻來反饋輸出電壓(如圖1a所示)。為控製輸出電流，需要對反饋方式做出一些調整

，如圖1b所示。這是目前控製輸出電流的唯一且最簡單的手段。

　　深入研究之後，就會發現這種做法的一個主要缺點是：負載和反饋電路二者是完全相同的。參考電壓被加在與LED串聯的一個電阻上，這意味著參考電壓或LED電流越高，電阻消耗的功率越大。所以
，第一代專用LED驅動集成電路的參考電壓要遠低於現在的產品
，這類似於電池充電器。電壓更低意味著功耗更低，也意味著更小
、更便宜、更低損耗的電流檢測電阻。在圖1b所示的簡單的低端反饋環境下，200mV是常規的電壓選擇。但是
，要在200mV參考電壓下實現±1%的容差
，則需要一個價格很高的集成電路，此時相對於標稱參考電壓的容差為±2mV。盡管這並不是不可能實現的
，不過更高的精度需要更高的成本。±2mV的容差需要高精度電壓參考所需的生產、測試和分檔技術，此時，附加成本應花費在更智能的LED驅動器上。新的費用的價值是增加了一個反饋回路
，借助該回路，可以利用光輸出(而非電流輸出)來控製如何驅動LED。

　　電力電子工程師習慣於總想確保輸出電壓或電流的高精確度，但這對LED驅動器設計而言並不是很好的習慣。諸如FPGA和DSP之類的數字負載需要更低的核心電壓，而這又要求更嚴格的控製
，以防止出現較高的誤碼率。因此，數字電源軌的公差通常會控製在±1%以內或比它們的標稱值小，也可用其絕對數值表示，如0.99V至1.01V。在將傳統電源的設計習慣引入LED驅動器設計領域時，通常帶來的問題是：為了實現對輸出電流公差的嚴格控製
，將浪費更多的電力並使用更昂貴的器件，或者二者兼而有之。
　　成本壓力
　　理想的電源是成本不高
，效率能達到100%
，並bing且qie不bu占zhan用yong空kong間jian。電dian力li電dian子zi工gong程cheng師shi習xi慣guan了le從cong客ke戶hu那na裏li聽ting取qu意yi見jian，他ta們men也ye會hui盡jin最zui大da力li量liang去qu滿man足zu那na些xie要yao求qiu，力li圖tu在zai最zui小xiao的de空kong間jian和he預yu算suan範fan圍wei內nei進jin行xing係xi統tong設she計ji。在zai進jin行xingLEDqudongqishejishiyebuliwai，shishishangtamianduigengdadeyusuanyali，yinweichuantongdezhaomingjishuyijingwanquanshixianleshangpinhua，qijiageyijingfeichangdilian。suoyi，huahaoyusuanxiademeiyifenqiandoufeichangzhongyao，zheyeshiyixiedianlidianzishejishigongchengshibeilaoxiguan"引入歧途"的地方。

　　測量光輸出
　　就像數字產品設計師在電源設計中遇到不確定問題時會采取仿真解決問題那樣，電力電子工程師出身的係統架構師在進行LED燈具設計時會想到高精度的輸出。LED製造商已經清楚的表明，光通量與前向電流成正比。利用相同的電流驅動所有LED，那麼每個LED會產生相同的光通量。因此，電力電子工程師就會得出結論：高精確度的電流是必須的。這樣一來，他們就忘記了光輸出的流明和勒克斯值(而不是安培值)才是重點。測量電流是很容易的
，而相對的，測量光則需要昂貴的大型設備，如圖2所示的積分球，而大部分電子工程師對積分球都不太了解。

在設計LED燈(deng)具(ju)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)
，當(dang)係(xi)統(tong)架(jia)構(gou)工(gong)程(cheng)師(shi)是(shi)位(wei)電(dian)子(zi)電(dian)力(li)專(zhuan)家(jia)，或(huo)者(zhe)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)被(bei)承(cheng)包(bao)給(gei)一(yi)家(jia)工(gong)程(cheng)公(gong)司(si)時(shi)，一(yi)些(xie)標(biao)準(zhun)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)中(zhong)常(chang)見(jian)的(de)習(xi)慣(guan)就(jiu)會(hui)出(chu)現(xian)在(zai)LED驅動器設計中。一些習慣是很有用的
，因為LED驅(qu)動(dong)器(qi)在(zai)很(hen)多(duo)方(fang)麵(mian)與(yu)傳(chuan)統(tong)的(de)恒(heng)壓(ya)源(yuan)非(fei)常(chang)相(xiang)似(si)。這(zhe)兩(liang)類(lei)電(dian)路(lu)都(dou)工(gong)作(zuo)在(zai)較(jiao)寬(kuan)的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)和(he)較(jiao)大(da)的(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)下(xia)

，另(ling)外(wai)，這(zhe)兩(liang)類(lei)電(dian)路(lu)都(dou)麵(mian)對(dui)連(lian)接(jie)到(dao)交(jiao)流(liu)電(dian)源(yuan)
、直流穩壓電源軌還是電池上等不同連接方式所帶來的挑戰。