LED照明电源驱动技术的应用探讨

LED照明电源驱动技术的应用探讨

李小祥

广东欧曼科技股份有限公司 广东 中山 528425

摘要：基于低碳节能的社会发展理念下，传统的电路已经很难满足人们的实际需求，在照明领域，LED本身具有高光效、耐久性长等特点，应用日渐广泛，为了充分发挥LED照明的最大优势，LED照明电源驱动技术的应用十分关键。本文将简单阐述LED照明电源驱动技术的原理，并深入分析其具体应用，为相关工作者提供参考借鉴。

关键词：LED；照明电源；驱动技术；应用

1引言

近年来，城市的规模不断扩大，人们的日常生活水平也越来越高。照明作为最常见的家用电器之一，在给人们的日常生活带来极大便利的同时，也产生了巨大的能源消耗。LED照明相比较传统的照明系统，性能更优良，但是对驱动电源的要求也更为严格，不仅需要采取有效的驱动技术控制恒流，而且需要提高输入功率。因此，研究分析LED照明电源驱动技术的应用具有重要的现实意义。

2 LED照明电源驱动技术概述

2.1 LED照明电源的发光原理

LED本身实质上是一种可以发光的二极管，因此本身就有二极管的很多特性，如正向导通、反向截止等。所以LED本身的发光原理，就是在LED的两端施加正向的电压，电子会从LED的N区流入P区，空穴则呈现相反的流动状态在，最终呈现出发光状态。如果LED在P区呈现发光，则表明电子是在空穴处直接复合，或者被发光中心捕获后再与空穴复合发光。由于在LED的发光区域，载流子的扩散束流较少，所有光在PN结面只有几微米。由此可见，LED的发光原理实际上就是电与光的转化过程，即在LED工作的时候，电流从阳极往阴极流入。

2.2LED照明电源驱动技术

对于LED而言，输入电流的大小与LED的光照亮度成正比关系。为了进一步提高LED的光亮度，就需要按照一定的方式实现LED的连接，来解决LED电流值不同的问题。此外，也可以采取一定的电源驱动技术，来提高LED的光亮度。如对每一个LED都安装线性调整器，但缺点是可能会降低LED的工作效率。

为了提高LED的照明新耿，同时满足串电压的要求，就需要在前端安装开关与电压调整器连接，这样不仅不会对LED的电源提出高稳定性、高精度的条件，而且对LED的串联数量也没有限制。此外，还可以采用BUCK电路和BOOST电路来对LED实现降压和升压，满足LED供电系统的设计要求。

3 LED照明电源工作原理分析

由于LED电源本身对热特性的要求比较高，所以要求其电源设计效率不低于90%，且功率因素也要高于0.95。同时LED照明驱动电源本身的EMI测试余量需要满足高于6db和5年以上保质期的要求。因此，常见的LED照明驱动电源有以下四种：

3.1 BUCK电路

BUCK电路主要是由低通滤波器、二极管、开关等组成，主要起到降压的作用。其工作原理如下：

（1）当开关开启时，输入电压会通过BUCK电路作用到相关联的负载以及电感上，电感存在压降时，电感电流上升，并形成磁场完成能量的储存。BUCK电路提供电流给负载之外，还会给电容进行充电。

（2）当开关关闭时，电感的两端电压极性发生反转，使得二极管正向导通，电容当储存的电能会通过二级管为负载提供能量。同时在这一转换过程中，电感和电容还起到了低通滤波器的作用，实现了对高压脉冲高频的过滤。

3.2 BOOST电路

BOOST作为升压电路，主要由有源开关、电容器、电感器、无源开关二极管等组件组成。给输入电容进行充电，直到额定的输入电压后，会通过有源开关提高电感的电流，形成磁场并完成电能的储存。二极管本身在低电平状态下，呈现反向截止状态，电容进而为负载提供能量。当有源开关关闭时，电感的两端电压极性发生反转，使得二极管正向导通，此时电感为负载提供能量，并对电容进行充电。

3.3反激式准谐振电路

作为实现BUCK与BOOST电路隔离的变换器，在开关处于导通状态时，可以利用电感实现能量的存储。由于此时变压器初级绕组、次级绕组的极性不同，开关二极管处于低电平反向截止状态，电压无法提供给负载。当开关处于关闭状态时，电感的两端电压极性发生反转，使得二极管处于高电平正向导通状态，电压为电容充电，并作用于负载。由此可见，高频变压器同时起到了隔离和储能的作用。当直流电流通过时，变压器变得不太饱和，使得变压器在不断的储能、释放变化过程当中，实现了能量的传递，形成了稳定输出电流的模式。

3.4 LLC谐振电路

LLC是可以用于分布式电源写真转换器的二次电路，在对LED驱动电源进行设计过程中，为了提高其效率，开关大多采用场效应晶体管，当期处于正弦电流、电压状态下是，正弦波的过零点瞬间进行开关，不仅降低了电路的损耗，而且提高了LED驱动电源的效率。从功能上来看，基于谐振电路的作用下，所形成的正弦电压或者电流过零点同步实施，最终达到了隔离的效果。

4 LED 驱动电源设计

4.1 拓扑结构电路

常见的LED驱动电源可以分为隔离、非隔离两种电路结构，为了提高电源的效率，一般都采用非隔离拓扑结构的电路。尤其是LC回路、板桥开关电路本身的电源损耗比较少，可以确保LED驱动电源的效率超过90%。对于LED的驱动电源来说，高功率因数恒流输出是其主要的依据，因此在设计过程中，需要先对功率因数进行校正，然后完成恒流的设计，前者提高了电路当中的PF值，实现了升压，确保了高压的稳定输出。而后者主要是通过LC 振荡电路与半桥开关电路的设计，实现了循环，发挥半波整流电路的优势，有效的避免高频电流上浮、下降问题的发生，确保了恒流的稳定高输出，延长了LED发光二极管的使用寿命。

4.2 拓扑电路原理

LC 回路和半桥开关电路作为拓扑电路当中的关键，前者显示了对后者的整流，形成了交流电压，使得电路中出现了电路波形，满足了LED照明电源驱动的基本要求。板桥开关电路当中不仅含有开关管，而且还有功率因数校正集成电路，可以利用集成电路IC的优势来完成占空比的调整，实现信号交替的变化，让直流高压斩波成为接近方波的交流电压。

4.3 恒流控制

作为板桥驱动的IC变成，恒流控制实现了输出信号频率的控制，并利用PFM完成了调制工作，确保了恒定电流的稳定输出。在输出回路当中，采集电流通过PFM调制模块，利用对基准电压信号的对比以及频率与调节信号频率间的关系，实现了对IC输出信号频率的调整，确保频率、电流保持动态平衡，满足了LED照明电源驱动的基本要求。

5结束语

综上所述，随着LED照明驱动技术的发展，LED的应用范围日渐广泛，在为人们提供了光明的同时，也符合当前低碳节能的社会发展理念。因此，相关工作者必须重视LED照明电源驱动技术的研究，提高LED照明的性能，降低能源消耗，为城市的现代化发展提供有力的支持。

参考文献：

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