中心議題：

• 探討兩種實現高效調光的方案

解決方案：

• 采用多級轉換器的LED調光
• 采用TRIAC調光器

到目前為止
，切相調光器的應用相當廣泛，很顯然，能夠有效調光的LED燈將具有極大的優勢。由於市場上還有許多基於三端雙向可控矽開關的低成本調光器，因此保證LED驅動器與所有類別相兼容是不現實的，特別是許多調光器僅采用基本設計
，性能十分有限。
 
在如辦公室照明
、公共建築和街區照明等離線應用中，越來越多的應用中采用LED照明，並且在未來幾年裏仍將保持這一趨勢。在這些應用中，大功率LED會取代線性或大功率CFL熒光燈、HID燈以及白熾燈。這些應用需要一個LED驅動器，其典型功率範圍為25W至150W。在許多情況中
，LED負載都由一個的高亮度白光LED陣列組成，通常采用多種形式的芯片封裝。用於驅動這些負載的DC電流通常至少為1安培。實際也有AC電流驅動的LED係統

，但是一般認為DC係統可以為LED提供更理想的驅動條件。

在LEDzhaomingshebeizhongxuyaojinxingdianliugeli
，yifangzhizaikeyijiechudaodedifangfashengchudianweixian
，zhezhongweixianzaidaduoshuqingkuangxiadoukenengfasheng，chufeicaiyongyigejueyuandejixiexitong。zheshiyouyuyuriguangdengzhaomingshebeidengbuxuyaotongguojueyuanlaishixiananquanxingdechanpinbutong
，LED芯片需要與金屬散熱器連接。為了實現良好的熱傳導性，需要在LED芯片和散熱器之間形成熱障，這樣就無需通過添加絕緣材料來滿足絕緣要求。因此，在LED驅動器內部形成絕緣就是最佳選擇
，同時也說明了電源轉換器拓樸技術是可行的。

兩種可能方案分別是反激式轉換器或包括一個PFC級的多級轉換器，然後是絕緣和降壓級，最後是後端電流調整級。兩種方案之中，反激式因其相對簡易且成本較低
，應用比較廣泛。

反激式轉換器為許多應用提供了良好的解決方案（圖1），然而，它卻具有如下的局限性：有限的功率因數校正能力；在寬輸入電壓範圍上效率有限；兩倍線頻（<150Hz））時的輸出紋波很難消除；需要通過附加電路進行調光。

圖1：采用反激式轉換器的LED調光。

盡管多級設計（圖2）的額外成本限製了其在高端產品中的應用，但這種設計卻可以克服其中的一些問題。在較寬的AC輸出電壓範圍內，其可以實現高功率因數和較低的總諧波失真（THD），從而使相同的LED驅動器可以利用110V、120V
、220V、240V或277V的主電源供電。

圖2：采用多級轉換器的LED調光。
 

nenggouzaihenkuandefanweishangbaochigaoxiaolv，erbushishixiaolvzaiyigetedingxianfuzaidianshangdadaofengzhi
，danzaibutongdetiaojianxiaqueyoudafuxiajiang。tongshi，tayegengyiyujiangdi150Hz下的紋波輸出
，多級係統使其自身能夠更加高效的采用不同的調光方式。

前端部分包括一個升壓轉換器
，配置采用一個功率因數校正做預調節
，在輸出端提供一個高壓DC總線，在電壓或負載的各種變化範圍上，將其穩定到一個固定的電壓。由於穩壓控製回路響應很慢，使得AC線(xian)頻(pin)率(lv)的(de)許(xu)多(duo)周(zhou)期(qi)都(dou)會(hui)受(shou)到(dao)負(fu)載(zai)變(bian)化(hua)的(de)影(ying)響(xiang)

，它(ta)隻(zhi)吸(xi)收(shou)了(le)一(yi)個(ge)基(ji)本(ben)的(de)正(zheng)弦(xian)線(xian)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)。這(zhe)個(ge)電(dian)路(lu)典(dian)型(xing)一(yi)般(ban)工(gong)作(zuo)在(zai)臨(lin)界(jie)導(dao)通(tong)模(mo)式(shi)
，否(fou)則(ze)就(jiu)被(bei)認(ren)為(wei)是(shi)轉(zhuan)換(huan)模(mo)式(shi)。在(zai)這(zhe)種(zhong)模(mo)式(shi)中(zhong)

，PWMguanduanzhouqiheyoucixingchengdekaiguanpinlvshikebiande


，suoyi，dangcunchuzaishengyadianganqizhongdesuoyounengliangchuanshudaoshuchuduanshi，xindekaiguanzhouqicaikaishi。zhezhonggongzhengongzuomoshibeiguangfanyingyong，erqieyouyutadekaiguansunhaozuixiao，congershixianlegaoxiaolv。zaizhidingdegonglvfanweineishiyongzhezhongshejishizuijiafangshi。

中間級將高壓DC總線電壓（典型值在475V左右）轉換成為適用於驅動LED負載的低壓輸出。基於安全方麵的考慮，LED負載通常采用低壓驅動，因此驅動電路通常最小值為1安(an)培(pei)。通(tong)過(guo)這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)，變(bian)壓(ya)器(qi)初(chu)級(ji)可(ke)以(yi)看(kan)到(dao)一(yi)個(ge)正(zheng)負(fu)電(dian)壓(ya)振(zhen)幅(fu)相(xiang)等(deng)的(de)方(fang)波(bo)。二(er)次(ci)繞(rao)阻(zu)將(jiang)采(cai)用(yong)中(zhong)心(xin)抽(chou)頭(tou)，這(zhe)樣(yang)兩(liang)個(ge)二(er)極(ji)管(guan)整(zheng)流(liu)器(qi)即(ji)可(ke)用(yong)於(yu)將(jiang)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)轉(zhuan)換(huan)到(dao)DC。其中輸出電流高到可以用MOSFET取代整流二極管，從而作為同步整流係統的方式運行。在采用3安培電流的典型應用中，在30度的環境溫度下，同步MOSFET的表麵溫度比采用相同封裝的肖特基二極管的溫度更低。

我們可以看出，隨著電流要求的增長
，同步整流的熱優勢就變得更為顯著。最後，還需要一個平滑電容，以產生絕緣的低紋波DC電壓。這個電容的容值為數十法拉的級別，因此要采用陶瓷電容器。
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為了使半橋級效率更高，在設計中
，應該使其工作在諧振模式，其中MOSFET在零電壓（ZVS）條件下開關。要實現這一點就必須保證一個MOSFET關斷而另一個MOSFET開啟之間有一個短時延，並且在這段時延電壓從一個軌整流換向到另一條軌的中間點。這是因為電感器中能量的釋放並通過MOSFET中的體二極管進行傳導。

LEDqudongqidehouduanjibaokuodaiyouduanlubaohugongnengdedianliutiaozhidianlu。zhekeyitongguoyigexianxingtiaozhidianlulaishixian
，danjincaiyongzhezhongfangshihaibugou，tazhishiyongyudishuchudianliu，bukeyongyuduojixitong。beixuanfanganshiyigejiandandejiangyawenyaqidianlu，liyongdianliufankuilaixianzhimeigechaoguomubiaoLED驅動電流的輸出電流。這樣可以補償在溫度和器件容差帶來的總的LED正向電壓的變化
，同時也限製了短路或其它故障情況下的電流，保護驅動器不受損傷。

在多個輸出級都與由前一級供電的單獨的隔離DC電(dian)壓(ya)相(xiang)連(lian)接(jie)時(shi)
，也(ye)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)多(duo)級(ji)通(tong)道(dao)的(de)方(fang)式(shi)。因(yin)為(wei)在(zai)這(zhe)樣(yang)的(de)設(she)計(ji)中(zhong)

，一(yi)個(ge)通(tong)道(dao)出(chu)現(xian)輸(shu)出(chu)短(duan)路(lu)不(bu)會(hui)妨(fang)礙(ai)其(qi)它(ta)通(tong)道(dao)的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)。而(er)且(qie)，這(zhe)還(hai)允(yun)許(xu)將(jiang)幾(ji)個(ge)通(tong)道(dao)的(de)調(tiao)製(zhi)電(dian)流(liu)提(ti)供(gong)給(gei)不(bu)同(tong)的(de)LED陣列，並且省去了對於連接平行LED陣列的需要。眾所周知，如果LED不能在相近的溫度條件下有相似的正向壓降
，那麼並行連接LED將會出現問題，這時采用帶有多個獨立輸出的驅動器的優勢就顯而易見了。

TRIAC調光器的缺點：

xianyoudedaduoshutiaoguangqiyibankecaiyongqianyanqiexiangfangshigongzuo，caiyongyigefeichangjiandandejiyusanduanshuangxiangkekongguikaiguandedianlu。zhexietiaoguangqizuichushejizhishiyuzuoweidianzufuzaidebaichidengyiqishiyong。

三san端duan雙shuang向xiang可ke控kong矽gui開kai關guan器qi件jian是shi一yi個ge半ban導dao體ti開kai關guan，它ta隻zhi有you當dang給gei其qi第di三san個ge門men極ji加jia脈mai衝chong使shi其qi觸chu發fa之zhi後hou
，其qi兩liang個ge主zhu要yao端duan子zi之zhi間jian可ke以yi任ren何he一yi個ge方fang向xiang傳chuan導dao電dian流liu。這zhe個ge脈mai衝chong可ke以yi具ju有you任ren意yi一yi個ge極ji性xing，因yin此ci易yi於yu通tong過guo一yi個ge基ji本ben的deRC計時電路進行創建。其工作原理包括：在AC線(xian)周(zhou)期(qi)的(de)一(yi)個(ge)點(dian)上(shang)觸(chu)發(fa)三(san)端(duan)雙(shuang)向(xiang)可(ke)控(kong)矽(gui)開(kai)關(guan)，這(zhe)樣(yang)它(ta)將(jiang)一(yi)直(zhi)導(dao)通(tong)到(dao)周(zhou)期(qi)的(de)結(jie)束(shu)，周(zhou)期(qi)結(jie)束(shu)時(shi)線(xian)性(xing)電(dian)壓(ya)降(jiang)為(wei)零(ling)，接(jie)著(zhe)流(liu)經(jing)三(san)端(duan)雙(shuang)向(xiang)可(ke)控(kong)矽(gui)開(kai)關(guan)電(dian)流(liu)也(ye)將(jiang)為(wei)零(ling)，三(san)端(duan)雙(shuang)向(xiang)可(ke)控(kong)矽(gui)開(kai)關(guan)會(hui)再(zai)次(ci)關(guan)閉(bi)。三(san)端(duan)雙(shuang)向(xiang)可(ke)控(kong)矽(gui)開(kai)關(guan)器(qi)件(jian)具(ju)有(you)最(zui)小(xiao)的(de)額(e)定(ding)保(bao)持(chi)電(dian)流(liu)，低(di)於(yu)這(zhe)個(ge)電(dian)流(liu)，開(kai)關(guan)將(jiang)關(guan)閉(bi)。調(tiao)節(jie)電(dian)路(lu)中(zhong)的(de)電(dian)位(wei)器(qi)控(kong)製(zhi)調(tiao)節(jie)器(qi)電(dian)路(lu)中(zhong)三(san)端(duan)雙(shuang)向(xiang)可(ke)控(kong)矽(gui)開(kai)關(guan)的(de)開(kai)通(tong)點(dian)
，並(bing)且(qie)通(tong)過(guo)實(shi)現(xian)調(tiao)光(guang)改(gai)變(bian)整(zheng)體(ti)的(de)平(ping)均(jun)AC電流。

然而，即使它們包括一個功率因數校正前端，LEDzhuanhuanqiheqitadianyuanhuodianzizhenliuqiyebuhuichengweitiaoguangqidechundianzufuzai。dangtiaoguangshuipingbeijiangdishi，tiaoguangqizhongdesanduanshuangxiangkekongguikaiguankenenghuibuguilvbeijifahuocuoguokaiguanzhouqi。wuxujiangjiangyabianyaqidechujicezhongdezhengliuhuanxiangdianganqifanhuidaodianrongfenyaqidezhongdian，dianliujikeyitongguoyigeDC分隔電容器流回到線輸入。這就在ACxianxunhuanjieshuqian，tigongleshaoliangdeewaidianliu，zhexiedianliujiangshisanduanshuangxiangkekongguikaiguanchuyukaiqizhuangtai，bingshiqizaisuoyaoqiudetiaoguangfanweineiyunxing。zheyijiejuefangantongguoliyongnaxiejiangbeilangfeidedianliu，tongguojiyusanduanshuangxiangkekongguikaiguandetiaoguangqibangzhutiaoguang。（圖3）

利用這種方式調光是切實可行的，因為隨著調光級別的降低

，前端級的輸出總線電壓也在降低。通過這種方式，實現了LED的線性調光，由此滿足了更為複雜的PWM調光電路的要求並避免了可能的專利侵權。盡管調光器兼容性需要損失一定的效率
，但多級配置仍是更高性能LED驅動器設計的絕佳選擇。

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