LED照明的電源拓撲結(jié)構(gòu).doc

LED照明的電源拓撲結(jié)構(gòu) ，LED照明的電源拓撲結(jié)構(gòu)。
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*引言 　　隨著LED的生產(chǎn)成本下降，其使用愈發(fā)普遍，所涵蓋的應(yīng)用范圍從手持終端設(shè)備到車載，再到建筑照明。
LED的高可靠性(使用壽命超過50,000個小時)、較高的效率(>120流明/瓦)以及近乎瞬時的響應(yīng)能力使其成為極具吸引力的光源。
與白熾燈泡200mS的響應(yīng)時間相比，LED會在短短5ns響應(yīng)時間內(nèi)發(fā)光。
因此，目前它們已在汽車行業(yè)的剎車燈中得到廣泛采用。
　　驅(qū)動LED 　　驅(qū)動LED并非沒有挑戰(zhàn)。
可調(diào)的亮度需要用恒定電流來驅(qū)動LED，并且無論輸入電壓如何都必須要保持該電流的恒定。
這與僅僅將白熾燈泡連接到電池來為其供電相比更具有挑戰(zhàn)性。
　　LED具有類似于二極管的正向V-I特性。
在低于LED開啟閾值(白光LED的開啟電壓閾值大約為3.5V)時，通經(jīng)該LED的電流非常小。
在高于該閾值時，電流會以正向電壓形式成指數(shù)倍遞增。
這就允許將LED定型為帶有一個串聯(lián)電阻的電壓源，其中帶有一則警示說明：本模型僅在單一的工作DC電流下才有效。
如果LED中的DC電流發(fā)生改變，那么該模型的電阻也應(yīng)隨即改變，以反映新的工作電流。
在大的正向電流下，LED中的功率耗散會使設(shè)備發(fā)熱，此舉將改變正向壓降和動態(tài)阻抗。
在確定LED阻抗時充分考慮散熱環(huán)境是非常重要的。
　　當通過降壓穩(wěn)壓器驅(qū)動LED時，LED常常會根據(jù)所選的輸出濾波器排列來傳導(dǎo)電感的AC紋波電流和DC電流。
這不僅會提高LED中電流的RMS振幅，而且還會增大其功耗。
這樣就可提高結(jié)溫并對LED的使用壽命產(chǎn)生重要影響。
如果我們設(shè)定一個70%的光輸出限制作為LED的使用壽命，那么LED的壽命就會從74攝氏度度下的15,000小時延長到63攝氏度度下的40,000小時。
LED的功率損耗由LED電阻乘以RMS電流的平方再加上平均電流乘以正向壓降來確定。
由于結(jié)溫可通過平均功耗來確定，因此即使是較大的紋波電流對功耗產(chǎn)生的影響也不大。
例如，在降壓轉(zhuǎn)換器中，等于DC輸出電流(Ipk-pk=Iout)的峰至峰紋波電流會增加不超過10%的總功率損耗。
如果遠遠超過上面的損耗水平，那么就需要降低來自電源的AC紋波電流以便使結(jié)溫和工作壽命保持不變。
一條非常有用的經(jīng)驗法則是結(jié)溫每降低10攝氏度，半導(dǎo)體壽命就會提高兩倍。
實際上，由于電感器的抑制作用，因此大多數(shù)設(shè)計就趨向于更低的紋波電流。
此外，LED中的峰值電流不應(yīng)超過廠商所規(guī)定的最大安全工作電流額定值。
　　拓撲選擇 　　表1中所顯示的信息有助于為LED驅(qū)動器選擇最佳的開關(guān)拓撲。
除這些拓撲之外，您還可使用簡易的限流電阻器或線性穩(wěn)壓器來驅(qū)動LED，但是此類方法通常會浪費過多功率。
所有相關(guān)的設(shè)計參數(shù)包括輸入電壓范圍、驅(qū)動的LED數(shù)量、LED電流、隔離、EMI抑制以及效率。
大多數(shù)的LED驅(qū)動電路都屬于下列拓撲類型：降壓型、升壓型、降壓-升壓型、SEPIC和反激式拓撲。
　　表1備選的LED電源拓撲 　　圖1顯示了三種基本的電源拓撲示例。

第一個示意圖所顯示的降壓穩(wěn)壓器適用于輸出電壓總小于輸入電壓的情形。
在圖1中，降壓穩(wěn)壓器會通過改變MOSFET的開啟時間來控制電流進入LED。
電流感應(yīng)可通過測量電阻器兩端的電壓獲得，其中該電阻器應(yīng)與LED串聯(lián)。
對該方法來說，重要的設(shè)計難題是如何驅(qū)動MOSFET。
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