针对LED灯具设计来讨论数字电源的优势及解决方案
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2020-10-25
06:08:17
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针对针对LED灯具设计来讨论数字电源的优势及解决方案灯具设计来讨论数字电源的优势及解决方案
数字电源技术突破了传统方案的局限性，可以对用户的要求进行整合和优化，为LED驱动和调光控制提供一个
完整的解决方案。本文针对LED灯的具体设计问题来讨论数字技术的优势和解决问题的方法。
要满足用户的愿望，就要求驱动电源转换效率高、输出电流纹波低、无光耦设计，并且在接入任何调光器，无论是支持或
者不支持的型号，都要保证灯具的安全性能。这对LED驱动电源提出了极大的挑战。越来越多的LED灯具厂商意识到，传统的
驱动方式很难同时兼顾到所有的要求，无法大量推广LED灯。数字电源技术突破了传统方案的局限性，可以对用户的要求进行
整合和优化，为LED 驱动和调光控制提供一个完整的解决方案。本文针对LED灯的具体设计问题来讨论数字技术的优势和解
决问题的方法。
一、 一、LED驱动技术驱动技术
1、高效率无光耦转换、高效率无光耦转换
LED的驱动电路把能量从交流电网转换为本身发光所需的直流形式。能量在转换的过程中会有损耗。转换效率越高，损
耗越小，对驱动部分散热的要求也越低。绝大多数LED灯采用灌胶和铝散热器来解决散热问题。
对用户而言，高效率的驱动方案可以降低驱动电路的散热成本，减轻LED灯的重量。降低电路温升还有利于提高LED灯
的使用寿命。传统的隔离驱动方案利用光耦传递二次侧的电流信号给一次侧控制器来维持稳定的输出电流。二次侧检测电路增
加了驱动电路的复杂性、成本和损耗。光耦的使用还降低了可靠性。因此，主流的LED灯生产厂家都开始采用无光耦的原边反
馈技术。当前，数字原边反馈技术已经成熟并且得到了广泛应用。数字控制可以实现无光耦反馈的输出电流的精确控制。利用
变压器反馈波形，数字技术还可以实现波谷开通来提高转换效率。
1.1 无光耦精确电流控制无光耦精确电流控制
图1 边缘反馈电流控制原理(点击放大)
图1(a)显示一个原边反馈的反激变换器。一次侧和二次侧的电流波形显示在图1(b)中。平均输出电流Iout=1/2XXXX，这里
Isp是变压器副边绕组的峰值输出电流；Trst是变压器磁恢复时间；Tprd是开关周期。在理想情况下，原边峰值电流
Ipp=XXXX，其中Np和Ns是原边和副边绕组匝数。因此，输出电流Iout=XXXXXX。现在假定Iset是设计输出电流，数字控制器
可以通过控制原边峰值电流Ipp=XXXXX来获得所需的输出电流。
LED照明以其发光效率高，使用寿命长，亮度控制简单和环保的优势，迅速受到广大用户的欢迎。作为新型的节能光
源，LED灯具会逐步地取代传统的白炽灯泡。LED照明的不断普及对调光和控制技术提出了越来越高的要求。当前用户主要关
心的是，LED灯具必须要使用安全、重量轻、寿命长、不影响用户健康，并可适用于现有的调光设备以及可以承受的价格。
要满足用户的愿望，就要求驱动电源转换效率高、输出电流纹波低、无光耦设计，并且在接入任何调光器，无论是支持或
者不支持的型号，都要保证灯具的安全性能。这对LED驱动电源提出了极大的挑战。越来越多的LED灯具厂商意识到，传统的
驱动方式很难同时兼顾到所有的要求，无法大量推广LED灯。数字电源技术突破了传统方案的局限性，可以对用户的要求进行
整合和优化，为LED 驱动和调光控制提供一个完整的解决方案。本文针对LED灯的具体设计问题来讨论数字技术的优势和解
决问题的方法。
一、 一、LED驱动技术驱动技术
1、高效率无光耦转换、高效率无光耦转换
LED的驱动电路把能量从交流电网转换为本身发光所需的直流形式。能量在转换的过程中会有损耗。转换效率越高，损
耗越小，对驱动部分散热的要求也越低。绝大多数LED灯采用灌胶和铝散热器来解决散热问题。
对用户而言，高效率的驱动方案可以降低驱动电路的散热成本，减轻LED灯的重量。降低电路温升还有利于提高LED灯
的使用寿命。传统的隔离驱动方案利用光耦传递二次侧的电流信号给一次侧控制器来维持稳定的输出电流。二次侧检测电路增
加了驱动电路的复杂性、成本和损耗。光耦的使用还降低了可靠性。因此，主流的LED灯生产厂家都开始采用无光耦的原边反
馈技术。当前，数字原边反馈技术已经成熟并且得到了广泛应用。数字控制可以实现无光耦反馈的输出电流的精确控制。利用
变压器反馈波形，数字技术还可以实现波谷开通来提高转换效率。
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