為了驅動LED


，gongchengshikeyiconglinlangmanmudequdongqijiagouzhongtiaoxuan，ranermeiyijiagoudouyougezideyouquedian
，zhenduijutiyingyongdeshiyingnengliyouhaoyouhuai。xuanzequdongqijiagoushixukaolvdeyinsuyouhenduo
，qizhongchengbenzhanjushouyaoweizhi
，qicishigeli
、調光、閃爍
、色溫、功率因數、可靠性
、熱管理等問題。

基本的LED驅動器架構有幾種：次級側控製
、初級側控製

、隔離式/非隔離式。此外，功率因數控製(PFC)也是在許多應用中的一個主要性能考慮因素，其解決方案由帶PFC功能的兩級或單級驅動器，或不帶PFC功能的單級驅動器(主要用於功率低於5W的應用)組成。因此，整個驅動器子係統就是一係列權衡下的結果，目的是降低物料清單(BOM)成本
，實現最高效率，同時提供調光功能，打造一款溫度可控
、具備故障保護功能的產品。

LED驅動器架構

為了實現最佳的隔離和控製，次級側控製架構監測輸出電壓/電流，並通過一個光隔離通路向初級側驅動器提供反饋信號(圖1)。該(gai)反(fan)饋(kui)信(xin)號(hao)使(shi)次(ci)級(ji)側(ce)控(kong)製(zhi)器(qi)能(neng)夠(gou)提(ti)供(gong)較(jiao)好(hao)的(de)電(dian)流(liu)及(ji)電(dian)壓(ya)控(kong)製(zhi)精(jing)度(du)。更(geng)簡(jian)單(dan)的(de)初(chu)級(ji)側(ce)控(kong)製(zhi)方(fang)案(an)消(xiao)除(chu)了(le)次(ci)級(ji)側(ce)控(kong)製(zhi)器(qi)和(he)光(guang)隔(ge)離(li)信(xin)號(hao)通(tong)路(lu)
，從(cong)而(er)降(jiang)低(di)了(le)係(xi)統(tong)成(cheng)本(ben)，在(zai)提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)性(xing)能(neng)的(de)同(tong)時(shi)
，縮(suo)減(jian)了(le)係(xi)統(tong)尺(chi)寸(cun)。在(zai)這(zhe)種(zhong)方(fang)案(an)中(zhong)，初(chu)級(ji)側(ce)驅(qu)動(dong)器(qi)通(tong)過(guo)初(chu)級(ji)側(ce)波(bo)形(xing)分(fen)析(xi)確(que)定(ding)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)和(he)電(dian)壓(ya)(圖1)。取決於分析的質量

，初級側控製可以做到匹敵甚至超越次級側調節及性能，因此是當今隔離式LED驅動器常用的解決方案。


基ji本ben的de初chu級ji側ce控kong製zhi電dian路lu通tong過guo輸shu出chu級ji變bian壓ya器qi實shi現xian了le隔ge離li。但dan是shi，為wei了le減jian少shao元yuan器qi件jian成cheng本ben
，非fei隔ge離li方fang案an采cai用yong電dian感gan器qi替ti代dai變bian壓ya器qi，並bing能neng采cai用yong降jiang壓ya控kong製zhi器qi替ti代dai初chu級ji側ce驅qu動dong器qi反fan激ji電dian路lu(圖2)。在非隔離方案中，控製機製得到了簡化，但為了防止輸入與輸出間短路
，該電路要求更加複雜的物理隔離。目前
，大多數LED驅動器設計采用的是隔離式架構。在未來一兩年內，電路設計領域的進步將可提供更進一步降低成本的方案。

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有關功率因數

當輸入電壓和電流同相，輸入電壓和電流波形一致時，功率因數為理想的“1”。當(dang)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)和(he)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)位(wei)差(cha)增(zeng)大(da)時(shi)，功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)將(jiang)下(xia)降(jiang)，係(xi)統(tong)效(xiao)率(lv)也(ye)將(jiang)降(jiang)低(di)。但(dan)是(shi)，升(sheng)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)器(qi)內(nei)置(zhi)了(le)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)
，它(ta)能(neng)跟(gen)蹤(zong)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)波(bo)形(xing)，從(cong)而(er)維(wei)持(chi)近(jin)乎(hu)為(wei)1的功率因數。

為了提高功率因數
，可以在初級側驅動器電路和控製電路之前增加一個兩級功率因數校正(PFC)升壓電路(圖3)。PFC電路還消除了因2倍線路頻率而導致的閃爍問題。在示例中，輸出級采用了反激轉換器
，為iW3616的驅動器電路提供隔離。該驅動器芯片采用的初級側檢測技術，在不使用次級側反饋電路的情況下

，實現了卓越的線路電壓和LED負載電流調節
，同時消除了光隔離器反饋環路。此外，iW3616的(de)實(shi)時(shi)周(zhou)期(qi)波(bo)形(xing)分(fen)析(xi)技(ji)術(shu)還(hai)提(ti)高(gao)了(le)調(tiao)光(guang)器(qi)的(de)設(she)置(zhi)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)。數(shu)字(zi)控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)在(zai)無(wu)需(xu)環(huan)路(lu)補(bu)償(chang)器(qi)件(jian)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)
，也(ye)能(neng)保(bao)持(chi)整(zheng)體(ti)工(gong)作(zuo)條(tiao)件(jian)的(de)穩(wen)定(ding)。


PFC也可以在單級初級側驅動和控製電路中實現。在此類係統中
，驅動器通過調製輸入阻抗控製輸入電流波形，從而調節功率因數。

兩級PFC架構在有效消除輸出紋波的同時，實現了近乎完美的PFC，因此可大幅改善LED燈中的閃爍問題。但是，兩級升壓電路需要更多元器件，因此實現成本也較高。與此相比，雖然具備PFC功能的單級驅動器通過調製輸入阻抗提高了功率因數，但隨著功率因數的升高，輸出紋波(閃爍)也將增多。為了補償
，必須通過提高外部電容值來減少閃爍。在不需要PFC調節的情況下，簡單的單級初級側驅動器可采用傳統的反激轉換器架構來降低成本。

很多應用還要求驅動器電路能夠對接調光器
，但由於市場上已經存在多種調光技術—TRIAC型前沿和後沿調光器、複雜的電子調光器，以及低壓(0V～10V)線性控製或脈寬調製亮度控製調光器(主要用於商用係統中)—工(gong)程(cheng)師(shi)必(bi)須(xu)解(jie)決(jue)很(hen)多(duo)問(wen)題(ti)。新(xin)型(xing)數(shu)字(zi)化(hua)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)能(neng)夠(gou)分(fen)析(xi)出(chu)調(tiao)光(guang)器(qi)的(de)類(lei)型(xing)，然(ran)後(hou)運(yun)用(yong)經(jing)過(guo)優(you)化(hua)的(de)算(suan)法(fa)控(kong)製(zhi)調(tiao)光(guang)。此(ci)類(lei)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)還(hai)能(neng)消(xiao)除(chu)因(yin)短(duan)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)幹(gan)擾(rao)而(er)導(dao)致(zhi)的(de)閃(shan)爍(shuo)。與(yu)此(ci)相(xiang)比(bi)
，傳(chuan)統(tong)的(de)TRIAC型調光器易受誤觸發的影響
，並有可能產生不平衡的半周期輸出。

所有TRIAC型調光器都有最小保持電流要求
，以保持TRIAC導通，但並非所有的LED驅動器電路都具備調光能力。對於那些有調光能力的LED驅動器電路，驅動器必須載入調光器
，以保持TRIAC持續導通。雖然較高的負載可提高調光器的兼容性，但其高負載電流將降低電路效率。為了重新提高效率，可以用一個BJT或MOSFET替代驅動器的負載電阻，讓驅動器自動校準泄放電流
，以確保安全工作區的精準電流控製，並利用升壓/PFC電路現有的BJT或MOSFET降低成本。

LED驅動架構方案

由於麵臨眾多選擇，工程師通常需要仔細比較，整理出LED驅動解決方案應該具備的最佳功能組合。基本的決定因素可能首先是調光或非調光和功耗要求。之後
，其他需求可能包括：有PFC或無PFC(取決於應用)、尺寸要求(解決方案是否適合具體的空間或印刷電路板區域)、可靠性/工作壽命
、可容忍的閃爍量(越低越好)。

為了降低BOM成本，應考慮減少元器件數量
，采用初級側控製，盡量降低EMI元器件數量，然後深入地檢查元器件成本—采用BJT而不是MOSFET用於驅動器
，縮減散熱器的尺寸和材料。在某種程度上，這些選擇也與係統可靠性和工作壽命有關—元器件運行溫度越低，係統工作壽命就越長，尤其是對於電解電容器和LED等元器件自身而言。不幸的是，工程師很少知道LED燈(deng)的(de)具(ju)體(ti)使(shi)用(yong)情(qing)況(kuang)
，因(yin)此(ci)

，良(liang)好(hao)的(de)溫(wen)控(kong)設(she)計(ji)就(jiu)顯(xian)得(de)尤(you)其(qi)重(zhong)要(yao)。如(ru)果(guo)散(san)熱(re)器(qi)的(de)尺(chi)寸(cun)設(she)計(ji)不(bu)合(he)理(li)，通(tong)風(feng)不(bu)好(hao)的(de)封(feng)閉(bi)式(shi)設(she)備(bei)有(you)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)熱(re)量(liang)累(lei)積(ji)和(he)過(guo)早(zao)失(shi)效(xiao)。

此外，電路保護功能有助於防範熱失控、短路等重大熔斷故障—驅動器是否內置溫度檢測功能，或能否添加一個溫度傳感器？借助溫度傳感器，驅動器電路能夠實現複雜的熱閉環—當溫度高於最高指標時，通過降低LED電dian流liu，從cong而er降jiang低di功gong耗hao和he溫wen度du。在zai極ji端duan情qing況kuang下xia
，驅qu動dong器qi還hai能neng關guan閉bi，達da到dao保bao護hu自zi身shen的de目mu的de。很hen多duo驅qu動dong器qi電dian路lu還hai提ti供gong了le附fu加jia的de故gu障zhang保bao護hu功gong能neng
，例li如ruLED短路和開路檢測、過壓保護、軟啟動，以及電流檢測電阻短路保護。

所有選擇都可以歸納為幾條與功率因數和閃爍問題有關的設計經驗法則：如果功率因數和閃爍不重要的話，則使用一個不具備PFC功能的單級初級側驅動器
；如果功率因數重要的話
，則使用一個具備PFC功能的單級驅動器
；但如果功率因數和閃爍都很重要的話，最佳選擇是一個具備PFC功能的兩級驅動器。

針對不同的LED驅動架構

，通過對比分析優缺點，匹配出最佳的架構
，這樣才能設計出最佳的方案。

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