幹貨分享:LED拓撲選擇示例分析
發布時間:2014-11-02 責任編輯:echolady
【導讀】現如今,LED已經占據照明市場的半邊天。隨著市場需求日益精益求精,初級LED照明電路的設計已經不是難題。拓撲電路成為工程師的焦點。本文詳細分析了LED驅動拓撲結構的示例。

圖1:備選LED電源拓撲

圖2:簡單的降壓和升壓型拓撲
相信稍有基礎的人都能看出來,圖2當中的第二個電路為備選的降壓穩壓器,其中的MOSFET對接地進行驅動,從而大大降低了驅動電路要求。該電路可選擇通過監測FET電流或與LED串聯的電流感應電阻來感應 LED電流。後者需要一個電平移位電路來獲得電源接地的信息,但這會使簡單的設計複雜化。
另外,圖2中還顯示了一個升壓轉換器,該轉換器可在輸出電壓總是大於輸入電壓時使用。由於MOSFET對dui接jie地di進jin行xing驅qu動dong並bing且qie電dian流liu感gan應ying電dian阻zu也ye采cai用yong接jie地di參can考kao,因yin此ci此ci類lei拓tuo撲pu設she計ji起qi來lai就jiu很hen容rong易yi。該gai電dian路lu的de一yi個ge不bu足zu之zhi處chu是shi在zai短duan路lu期qi間jian,通tong過guo電dian感gan器qi的de電dian流liu會hui毫hao無wu限xian製zhi。但dan是shi可ke以yi通tong過guo保bao險xian絲si或huo電dian子zi斷duan路lu器qi的de形xing式shi來lai增zeng加jia故gu障zhang保bao護hu。此ci外wai,某mou些xie更geng為wei複fu雜za的de拓tuo撲pu也ye可ke提ti供gong此ci類lei保bao護hu。

圖3:降壓-升壓型拓撲可調節大於或小於 Vout的輸入電壓
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圖4:降壓或升壓型以及 SEPIC 拓撲提供了更高的效率
當(dang)然(ran)該(gai)電(dian)路(lu)也(ye)是(shi)有(you)優(you)點(dian)存(cun)在(zai)的(de),就(jiu)是(shi)當(dang)輸(shu)出(chu)和(he)輸(shu)入(ru)的(de)電(dian)壓(ya)對(dui)等(deng)時(shi),開(kai)關(guan)和(he)電(dian)感(gan)器(qi)電(dian)流(liu)也(ye)近(jin)乎(hu)等(deng)同(tong)於(yu)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)。電(dian)感(gan)紋(wen)波(bo)電(dian)流(liu)也(ye)趨(qu)向(xiang)於(yu)變(bian)小(xiao)。即(ji)使(shi)該(gai)電(dian)路(lu)中(zhong)有(you)四(si)個(ge)電(dian)源(yuan)開(kai)關(guan),通(tong)常(chang)效(xiao)率(lv)也(ye)會(hui)得(de)到(dao)顯(xian)著(zhu)的(de)提(ti)高(gao),在(zai)電(dian)池(chi)應(ying)用(yong)中(zhong)這(zhe)一(yi)點(dian)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。圖(tu)4中還顯示了 SEPIC 拓撲,此類拓撲要求較少的 FET,但需要更多的無源組件。其好處是簡單的接地參考 FET 驅動器和控製電路。此外,可將雙電感組合到單一的耦合電感中,從而節省空間和成本。但是像降壓-升壓拓撲一樣,它具有比“降壓或升壓”和脈動輸出電流更高的開關電流,這就要求電容器可通過更大的 RMS 電流。
當dang然ran,在zai考kao慮lv效xiao率lv的de基ji礎chu上shang,所suo有you的de效xiao率lv就jiu都dou應ying出chu於yu對dui安an全quan的de考kao慮lv,一yi般ban來lai說shuo都dou會hui規gui定ding在zai離li線xian電dian壓ya和he輸shu出chu電dian壓ya之zhi間jian使shi用yong隔ge離li。在zai此ci應ying用yong中zhong,最zui具ju性xing價jia比bi的de解jie決jue方fang案an是shi反fan激ji式shi轉zhuan換huan器qi(請參見圖5)。它要求所有隔離拓撲的組件數最少。變壓器匝比可設計為降壓、升壓或降壓-升壓輸出電壓,這樣就提供了極大的設計靈活性。 但其缺點是電源變壓器通常為定製組件。此外,在 FET以及輸入和輸出電容器中存在很高的組件應力。在穩定照明應用中,可通過使用一個“慢速”反饋控製環路(可調節與輸入電壓同相的LED電流)來實現功率因數校正(PFC)功能。通過調節所需的平均LED電流以及與輸入電壓同相的輸入電流,即可獲得較高的功率因數。

圖5: 反激式轉換器可提供隔離和功率因數校正功能
總結
本篇文章詳細介紹了幾種常用的LED拓撲結構,針對輸入電壓、輸出電壓、隔離等方麵做出了分析。希望在閱讀完本篇文章之後,能夠對這方麵的知識有所積累。
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