關於LED照明驅動的中心議題：

• LED驅動器通用要求
• 如何選擇LED驅動方式
• LED驅動器標準
• LED驅動設計5大技巧要領

一、LED驅動器通用要求
LED 的排列方式及LED光源的規範決定著基本的驅動器要求。LED 驅動器的主要功能就是在一定的工作條件範圍下限製流過LED 的電流， 而無論輸入及輸出電壓如何變化。LED驅動器基本的工作電路示意圖如圖1所示，其中所謂的“隔離”表示交流線路電壓與LED(即輸入與輸出)之間沒有物理上的電氣連接，最常用的是采用變壓器來電氣隔離，而“非隔離”則沒有采用 高頻變壓器來電氣隔離。

值得一提的是
，在LED 照明設計中，AC-DC 電源轉換與恒流驅動這兩部分電路可以采用不同配置：

1)整體式(integral)配置，即兩者融合在一起，均位於照明燈具內
，這種配置的優勢包括優化能效及簡化安裝等；

2)分布式(distributed)配置，即兩者單獨存在

，這種配置簡化安全考慮

，並增加靈活性。

二
、如何選擇LED驅動方式
如今在市場上典型的LED驅動器包括兩類，即線性驅動器和開關驅動器
；大概的適用範圍見圖2。如電流大於500mA的大電流應用采用開關穩壓器
，因為線性驅動器限於自身結構原因，無法提供這樣大的電流；而在電流低於200mA的低電流應用中，通常采用線性穩壓器或分離穩壓器；而在200至500mA的中等電流應 用中，既可以采用線性穩壓器
，也可以采用開關穩壓器。

開關穩壓器的能效高，且提供極佳的亮度控製。線性穩壓器結構比較簡單，易於設計
，提供穩流及過流保護，且沒有電磁兼容性(EMC)問題。

在低電流LED應用中，電阻型驅動器盡管成本較低且結構簡單
，但這種驅動器在低電壓條件下，正向電流較低
，會導致LED亮度不足
，且在負載突降等瞬態條件下
，LED可能受損；並且電阻是耗能元件，整個方案的能效較低
，見下圖示例。

[page]
例如在采用 DC-DC 電源的LED 照明應用中，可以采用的LED 驅動方式有電阻型
、線性穩壓器及開關穩壓器等，基本的應用示意圖參見圖 4。

電阻型驅動方式中


，調整與LED 串聯的電流檢測電阻即可控製LED 的正向電流
，這種驅動方式易於設計、成本低，且沒有電磁兼容(EMC)問題，劣勢是依賴於電壓、需要篩選(binning) LED
，且能效較低。

線性穩壓器同樣易於設計且沒有EMC 問題
，還支持電流穩流及過流保護(fold back)，且提供外部電流設定點，不足在於功率耗散問題，及輸入電壓要始終高於正向電壓，且能效不高。開關穩壓器通過PWM 控製模塊不斷控製開關(FET)的開和關
，進而控製電流的流動。
          
開關穩壓器具有更高的能效
，與電壓無關，且能控製亮度
，不足則是成本相對較高
，複雜度也更高，且存在電磁幹擾(EMI)問題。LED DC-DC 開關穩壓器常見的拓撲結構包括降壓(Buck)、升壓(Boost)、降壓-升壓(Buck-Boost)或單端初級電感轉換器(SEPIC)等不同類型。

其中
，所有工作條件下最低輸入電壓都大於LED 串最大電壓時采用降壓結構，如采用24 Vdc 驅動6 顆串聯的LED
；與之相反
，所有工作條件下最大輸入電壓都小於最低輸出電壓時采用升壓結構，如采用12 Vdc 驅動 6 顆串聯的LED；而輸入電壓與輸出電壓範圍有交迭時可以采用降壓-升壓或SEPIC 結構，如采用12 Vdc 或12 Vac 驅動 4 顆串聯的LED，但這種結構的成本及能效最不理想。

三、LED驅動器標準
LED 驅動器本身也在不斷演進， 著重於進一步提高能效、 增加功能及功率密度。 美國“能源之星”的固態照明規範提出的是照明器具級的能效限製，涉及包括功率因數在內的特定產品要求。而歐盟的IEC 61347-2-13 (5/2006)標準針對采用直流或交流供電的LED模塊的要求包括：

• 最大安全特低電壓(SELV)工作輸出電壓≤25 Vrms (35.3 Vdc)
• 不同故障條件下“恰當”/安全的工作
• 故障時不冒煙或易燃

 
此外，ANSI C82.xxx LED 驅動器規範仍在製定之中。而在安全性方麵，需要遵從UL、CSA 等標準，如UL1310 (Class 2)、UL 60950、UL1012。此外，LED 照明設計還涉及到產品壽命周期及可靠性問題。

四
、LED驅動設計5大技巧要領
1、芯片發熱
這主要針對內置電源調製器的高壓驅動芯片。假如芯片消耗的電流為2mA，300V的電壓加在芯片上麵，芯片的功耗為0.6W，當然會引起芯片的發熱。驅動芯片的最大電流來自於驅動功率mos管的消耗
，簡單的計算公式為I=cvf(考慮充電的電阻效益
，實際I=2cvf，其中c為功率MOS管的 cgs電容
，v為功率管導通時的gate電壓，所以為了降低芯片的功耗，必須想辦法降低c、v和f。如果c
、v和f不能改變，那麼請想辦法將芯片的功耗分到芯片外的器件
，注意不要引入額外的功耗。再簡單一點
，就是考慮更好的散熱吧。
[page]

2、功率管發熱
功率管的功耗分成兩部分，開關損耗和導通損耗。要注意，大多數場合特別是LED市電驅動應用，開關損害要遠大於導通損耗。開關損耗與功率管的cgd和cgs以及芯片的驅動能力和工作頻率有關，所以要解決功率管的發熱可以從以下幾個方麵解決：
A、不能片麵根據導通電阻大小來選擇MOS功率管，因為內阻越小
，cgs和cgd電容越大。如1N60的cgs為250pF左右，2N60的cgs為350pF左右，5N60的cgs為1200pF左右，差別太大了，選擇功率管時，夠用就可以了。

B
、剩(sheng)下(xia)的(de)就(jiu)是(shi)頻(pin)率(lv)和(he)芯(xin)片(pian)驅(qu)動(dong)能(neng)力(li)了(le)，這(zhe)裏(li)隻(zhi)談(tan)頻(pin)率(lv)的(de)影(ying)響(xiang)。頻(pin)率(lv)與(yu)導(dao)通(tong)損(sun)耗(hao)也(ye)成(cheng)正(zheng)比(bi)，所(suo)以(yi)功(gong)率(lv)管(guan)發(fa)熱(re)時(shi)，首(shou)先(xian)要(yao)想(xiang)想(xiang)是(shi)不(bu)是(shi)頻(pin)率(lv)選(xuan)擇(ze)的(de)有(you)點(dian)高(gao)。想(xiang)辦(ban)法(fa)降(jiang)低(di)頻(pin)率(lv)吧(ba)!不bu過guo要yao注zhu意yi，當dang頻pin率lv降jiang低di時shi，為wei了le得de到dao相xiang同tong的de負fu載zai能neng力li，峰feng值zhi電dian流liu必bi然ran要yao變bian大da或huo者zhe電dian感gan也ye變bian大da
，這zhe都dou有you可ke能neng導dao致zhi電dian感gan進jin入ru飽bao和he區qu域yu。如ru果guo電dian感gan飽bao和he電dian流liu夠gou大da，可ke以yi考kao慮lv將jiangCCM(連續電流模式)改變成DCM(非連續電流模式)
，這樣就需要增加一個負載電容了。

3、工作頻率降頻
這個也是用戶在調試過程中比較常見的現象，降頻主要由兩個方麵導致。輸入電壓和負載電壓的比例小、係統幹擾大。對於前者，注意不要將負載電壓設置的太高
，雖然負載電壓高

，效率會高點。

對於後者
，可以嚐試以下幾個方麵：
a、將最小電流設置的再小點；
b

、布線幹淨點，特別是sense這個關鍵路徑；
c、將電感選擇的小點或者選用閉合磁路的電感；
d、加RC低通濾波吧
，這個影響有點不好
，C的一致性不好，偏差有點大
，不過對於照明來說應該夠了。無論如何降頻沒有好處
，隻有壞處
，所以一定要解決。

4、電感或者變壓器的選擇
很多用戶反應，相同的驅動電路，用a生產的電感沒有問題，用b生產的電感電流就變小了。遇到這種情況，要看看電感電流波形。有的工程師沒有注意到這個現象，直接調節sense電阻或者工作頻率達到需要的電流，這樣做可能會嚴重影響LED的de使shi用yong壽shou命ming。所suo以yi說shuo
，在zai設she計ji前qian，合he理li的de計ji算suan是shi必bi須xu的de，如ru果guo理li論lun計ji算suan的de參can數shu和he調tiao試shi參can數shu差cha的de有you點dian遠yuan，要yao考kao慮lv是shi否fou降jiang頻pin和he變bian壓ya器qi是shi否fou飽bao和he。變bian壓ya器qi飽bao和he時shi，L會變小

，導致傳輸delay引起的峰值電流增量急劇上升，那麼LED的峰值電流也跟著增加。在平均電流不變的前提下，隻能看著光衰了。

5、LED電流大小
我們都知道LED ripple過大的話
，LED壽命會受到影響。對於LED ripple過高影響有多大，一些LED廠表示30%以內都可以接受，不過後來沒有經過驗證。建議還是盡量控製小點。如果散熱解決的不好的話，LED一定要降額使用。也希望有專家能給個具體指標，要不然影響LED 的推廣。

讀完本文，相信你會覺得 LED驅動設計並不難，一定要做到心中有數
，隻要做到調試前計算
，調試時測量，調試後老化
，相信我們都可以輕鬆搞LED了。