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LED 驱动拓扑结构汇总

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前言 .............................................................................................................................. 2

分析 Boost 和 Buck-Boost 等拓扑结构的 LED 驱动 ...................................................... 2

需要恒定电流 ........................................................................................................... 2

Boost 调节器 ............................................................................................................. 3

Buck-boost 调节器 .................................................................................................... 4

其它拓扑 ................................................................................................................... 5

LED 照明的电源拓扑结构............................................................................................. 6

恒流驱动 LED ............................................................................................................ 7

拓扑选择 ................................................................................................................... 7

降压和升压型电路拓扑 ............................................................................................ 8

反激式转换器 ......................................................................................................... 10

调光技术 ................................................................................................................. 11

小结 ........................................................................................................................ 11

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图 1：带有 Vo 计算的 Bulk 和 BoostLED 驱动：

buck:VO=nxVF,VO<VIN;boost:VO=nxVF,Vo>VIN。

通用照明系统设计者通常需要把线路电压设计成 110VAC 或者 220VAC。如果

功率因数校正（PFC）、隔离和线路谐波滤波都不需要的话，那么单级非隔离转

换器（buck,boost,或各种 buck-boost 拓扑）就可以使用 AC 电压的校正输出来

直接驱动长串的串接 LED。

然而，在很多情况下，我们需要使用一个中间 DC 总线电压，它是由一个采

用了通用 AC 输入并且 PFC、隔离和滤波的 AC/DC 调节器产生的。包括法律要求

在内，一个低中间电压总线降低了电介质击穿和电弧问题，使维修人员的的工作

更安全。

欧盟提出了世界上最严格的法律规定：任何高于 25 瓦的光源都要具有 PFC。

没有几年，北美和亚洲也做出了同样的规定。诸如 UL 和 CE 这样的安全标准电气

规定限制了供给 boostLED 驱动的 AC/DC 供电输出电压。通常电压规定为 12 和

24V，有时是 48V。这些中间电压总线很少超过 60V，也就是 ULClass2 定为 DC 电

压的最高值。

Boost 调节器

不管我们是否要控制输出电压或输出电流，Boost 调节器都要比 Buck 调节

器更难设计。持续导通状态（CCM）Boost 转换器中的平均感应电流等于负载电

流（LED 电流）乘以 1/(1-D)，这里 D 是占空度。Boost 电压调节器需要设计者

考虑到输入电压的限制来保证电感的正确设计，特别是额定峰值电流。

Boost LED 驱动加了一个可变输出电压，这个电压影响了占空比，因此也影

响了主电感器的电感值和额定电流。为了避免电感饱和，最大平均值和电流峰值

必须由 VIN-MIN 和 VO-MAX 同时求出。例如，历数加工、驱动电流和模具温度，

一个标准的白 InGaN LED 的 VF 可以从 3V 变到 4V。串联的 LED 越多，VO-MIN 和

VO-MAX 的间距就越大。

不同于带有输出电感的 Bulk 调节器，Boost 转换器有一个非持续输出电流。

因此，输出电容需要输出电压要持续（输出电流也如此）。这里，电压调节器中

的输出电容被设计成兼有滤波器并且在负载瞬变时可以保持输出电压，在电流调

节中，它只是起到了类似一个 AC 电流滤波器的作用。电容值要尽量低，并且要

与所期望的 LED 波动电流保持一致。输出电容越小（同时也可以尽量降低成本和

大小），转换器对输出电流的回应就越快，这样 LED 的调光反应就越好。

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