作為一種新型的節(jié)能無公害光源,LED燈具有獨特的發(fā)光特性,在現(xiàn)代照明應用中起著革命性的作用。作為LED照明產(chǎn)業(yè)鏈中最核心的組件之一,LED驅動電源的驅動控制技術可靠性低,成本高的典型問題一直制約著LED照明的發(fā)展。多通道LED驅動電源技術的發(fā)展和可靠性研究是當前行業(yè)的重要課題。
1. LED驅動器狀態(tài)分析
國內外通用LED照明的一個顯著特征是光源通常由大量的LED芯片組成。 LED的特性決定了LED適合恒流驅動。這是國內外專家學者的共識。 LED的驅動方法主要是單通道恒壓輸出(光源中內置有恒流源),單通道恒流輸出和具有多個DC / DC恒流輸出的單通道恒壓源。
1.1單輸出恒流驅動
通過單個輸出電源將LED光源作為一組負載驅動是LED驅動控制的最簡單方法。形成LED光源的多個LED可以以各種方式連接。所有LED負載的串聯(lián)連接。單輸出電源是用于驅動LED燈的恒定電流源。由于光源是串聯(lián)連接的,因此沒有電流共享的問題,但是當串聯(lián)連接的LED數(shù)量很大時,光源的電壓將增加。光源電壓過高要求燈泡達到安全標準,并且絕緣成本增加。燈散熱器和絕緣要求越高,熱阻越大,散熱效果越差,將影響LED燈的壽命。
單輸出恒流驅動器在其應用中有一定的局限性,特別是LED光源的并聯(lián)連接將對光源的使用壽命和可靠性產(chǎn)生更大的影響。
1.2多輸出恒流驅動
目前,更常用的LED多通道驅動方案在單個輸出恒定電壓源的輸出端口配備了幾級非隔離的DC / DC轉換器。每個LED負載均由單獨的DC / DC轉換器控制,以實現(xiàn)恒定電流驅動控制。該方案的缺點是DC / DC轉換器電路較復雜,成本較高,可靠性較低。每增加一個DC / DC轉換器,驅動效率就會相應降低,并且容易產(chǎn)生電磁干擾(EMI)。不同類型的光源的每個LED負載的電壓,電流和功率都不同。通用DC / DC轉換器的設計難以標準化,這給工業(yè)化帶來了極大的不便。
3.關鍵技術創(chuàng)新
從LED照明的可靠性和成本的角度來看,具有多個驅動器的模塊化LED燈將成為未來LED照明的趨勢。目前,國內外研究機構和制造企業(yè)都在開展多通道LED驅動電源技術的開發(fā),主要是在對新型正反激式組合變換器LED驅動電源的研究基礎上,采用電壓型變頻控制,三級轉換器電路工作在臨界模式。該技術可以提高驅動電源的可靠性,但是電路復雜且成本高。該研究項目關鍵技術的主要創(chuàng)新是:
(1)突破傳統(tǒng)的三電平轉換來實現(xiàn)LED的多通道驅動的思想,而采用二級轉換來實現(xiàn)LED的多通道驅動。使用諧振電容器來參與主電路的諧振轉換特性,可以提高轉換器的動態(tài)響應速度,減少在諸如轉換器啟動之類的動態(tài)條件下對LED負載的沖擊電流,并提高驅動器的可靠性。同時,利用諧振電容器來平衡多路輸出的負載電流,實現(xiàn)多路輸出之間的高精度均流特性,具有成本低,體積小,效率高的特點。 。
(2)提出了一種新型的單開關正反激多輸出電路。主電路一次側只有一個開關管,可以實現(xiàn)變壓器二次側多路輸出的均流控制,進一步降低了電路成本;由于主變壓器實現(xiàn)雙向利用,減小了變壓器的體積,提高了效率;次級側的均流電容不僅實現(xiàn)了多路輸出的均流控制,還形成了具有均流電感的諧振電路,從而實現(xiàn)了次級整流二極管的零電流開關狀態(tài),減小了輸出電流。二極管反應?;謴蛽p耗,減少電磁干擾,進一步提高效率。
(3)提出PFC電路的備用方案。先前的PFC電路已經(jīng)制成了PFC備用電路,有效地解決了現(xiàn)有技術中PFC電路發(fā)生故障時后續(xù)電路不能正常工作的問題,保證了后續(xù)負載的工作性能不會受到故障的影響PFC電路的特性,進一步確保了驅動系統(tǒng)的可靠性。在研究和設計過程中,必須存在此類問題,這要求我們的科研工作者不斷總結設計過程中的經(jīng)驗,以促進產(chǎn)品的不斷創(chuàng)新。





