摘要：LED驱动电源设计技术的不断进步，极大地促进了其应用水平的提高。研究如何进行LED驱动电源设计，对于优化其整体应用效果有着重要意义，因此备受业内人士关注。本文首先对相关内容做了概述，分析了LED驱动电源特征体现及对其的要求，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就LED驱动电源整体设计问题展开了研究。
关键词：LED；驱动电源；设计；研究
1前言
随着LED驱动电源应用条件的不断变化，对其设计技术提出了新的要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的开展与实践，并取得理想效果，基于此，本文从概述相关内容着手本课题的研究。
2概述
随着技术的进步和发展，LED工厂制造成本在不断地降低，而不断地提升LED发光效率，LED已经加快替代传统照明。今后我国LED照明市场将会继续以更快的速度增长。随着电子产业发展、芯片集成化，那么要求驱动电源功耗更加低，因此LED产品研发企业对各种元器件提出了低功耗要求。目前，随着单颗LED芯片功率与亮度等不断提升，在散热技术不断优化的前提下，半导体照明产品供应商都在积极开发更具优势的低功耗LED产品，低功耗已成为市场卖点，LED则要使用相应的拓扑结构来进行配合。一般来说，决定使用哪个LED拓扑结构的，通常是输入电压、输出电压和隔离需求等因素。在输出输入电压不稳定的情况下，使用降压或着升压的方法来应对是正确的选择。但是当输入输出电压处于较为稳定的情况下时，选择机会变得比较困难，所以希望通过本篇，能够帮助大家积累这方面的知识，同时本论文详细介绍低功耗LED驱动器的设计方法。
3LED驱动电源特征体现及对其的要求
3.1LED驱动电源特征体现
对于LED驱动电源的方案比较多，虽然有诸多方案，但是并不能直接对其供电。驱动电源的类型也比较多，有高压和低压驱动，也有过度电压和市电驱动类型。例如过度电压驱动，即为给LED供电电压值在LED管压降附近，这一电源供电在LED矿灯上应用比较多。为能有效配合锂电池工作，体积就相对比较小，这样也降低了成本。如低压驱动的类型，在使用电池供电的时候电压值在0.8～1.65V，供电方式就用于便携电子产品，驱动小功率以及中功率白光LED，对于这一类型方案最好的应用电路就是电荷泵式升压变换器。再如高压驱动的类型，这是给LED供电电压始终高于LED管压降，主要是用于驱动LED灯的。
3.2LED对驱动电源要求
LED之所以得到了广泛应用正是基于自身的优势特点，对LED驱动电源也会有着比较特殊的要求，这就和普通的使用电源相比较来说，参数要求比较高。LED是含有PN结的器件，发光原理也是在PN支持下实现的，有着单向导电性，故此要采用直流电源以及单向脉冲电压供电。LED发光的特点就是在向电压超过阈值电压后有电流通过，这样才会发光，其光度强弱和流过电流大小有着紧密联系，在电流增大的时候光通量也会增大，此时的光线就比较强。LED对驱动电源的要求有几个重要层面要加强重视，驱动电源电压是直流电压。驱动电源有比较高的功率转换效率，这就增加了LED路灯节能优势。为得到稳定光输出以及亮度，就要求驱动电源对LED提供恒定电流。驱动电源也有恒流电流调节功能，在相应范围就能对LED亮度以及色调实施有效调节。
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4LED驱动电源整体设计
4.1LED驱动电源结构和电路选择
LED驱动电源分成直流和交流供电方式，其中的直流供电则主要是运用电池以及电瓶等，直接供电的LED驱动电源就要结合直流电源特性来选择控制方式以及拓扑结构。而对于交流供电LED驱动电源就能保障其达到理想发光效果，并且能保证驱动电源体积以及效率和安全。也比较符合国家的相关质量标准。高频开关电源发展下，成为高效高性能LED驱动电源设计，并为其发展提供了良好平台。选择结构的时候就会遇到专用以及通用LED驱动芯片，这就要结合实际进行判断，驱动电路分由LED专用驱动芯片构成以及通用两种，LED专用驱动芯片就是依照着LED发光特性设计的；通用芯片则是自身不是为LED驱动电路设计，也能运用到其他的电路上。还有就是隔离和非隔离式驱动，LED驱动电源按照着输入输出有无公共点分成隔离和非隔离式驱动，前者的电路设计就相对比较简单化，所运用的元件也比较少，效率较高等。而非隔离式电路的电压抑制能力相对比较差。
另外，LED驱动电源的电路选择也是比较重要的内容。这就涉及到谐振变换器，传统的有串联谐振变换器，谐振网络以及负载组成分压电路，谐振回路阻抗在随着开关频率而发生改变，负载的直流增益是小于1的。变换器工作在谐振频率的时候，串联谐振回路阻抗就相对比较小，增益也是最大。主要的应用优势就是阻直电容能避免高频变压器饱和，在开关的频率大于谐振频率的时候，原边功率开关就能实现ZVS开通。再有就是并联谐振变换器，其主要的应用优势就是开关频率大于谐振频率的时候原边功率开关能够实现ZVS开通等。
4.2LED驱动电源具体设计
LED驱动电源有着其自身的特殊性，对其电路的设计环节是比较关键的，此次对LED驱动电源的设计规格是交流输入电压范围88——264V，半桥LLC电路输出电压48V。对于功率校正电路的部分，有源功率因数校正部分是在NCP1613功率因数校正基础上的，其交错式有源功率因数校正控制器的应用过程中，两路电路开关受芯片控制，有平角相位差。电感当中电流的相关工作中，和连续导电模式进行了比较紧密的结合，主要的工作优势是大大降低了电磁干扰以及输出电流文波。而对于恒流驱动主电路而言，输出端可是十个三瓦大功率LED组成的混联电路供电。
LED驱动电源的设计过程中，对于半桥LLC谐振电路的设计方面，就要充分注重其结构，常规谐振变换器依照着负载连接方式。串联谐振变换器就是整流负载网络和一个LC谐振网络进行串联的，这就起到了分压器作用，小负载下就很难调节输出，频率是无限的大。未能对LC谐振变换器问题的解决，就可通过对半桥LLC谐振变换器加以应用，这就能有助于实现现宽电压范围输入以及负载大范围不变下进行调节输出，对整体运行范围零电压切换等目标加以实现。
对控制器的设计过程中，就要充分注重电流环设计，结合CCM工作模式下小信号模型，就能得到电流环控制结构。电压环的设计能有效保障输出电压时有足够低截止频率，这就能有效减少输出文波造成的影响。
通过准确计算可以让工程师选择元器件参数更加方便，避免研发工程师去摸索拓扑结构，选择不同的芯片方案，花很长时间调试，从而缩短研发周期，提高研发效率，另外由于集成度高，成本也可以降低。由于在撰写本设计论文的准备和时间上的仓促，本次只能在设计低功耗LED原理和关键器件上做了论述，未考虑设计中的风险评估和测试认证做详细的阐述。本论文的设计思想和方法都是现有的，可行性和可靠性在量产中得到验证，是一款成熟低功耗调光LED产品。
5结束语
通过对基于LED驱动电源设计问题的研究，我们可以发现，该项工作良好实践效果的取得，有赖于对其多项影响因素与关键环节的充分掌控，有关人员应该从LED驱动电源设计的客观实际出发，研究制定最为符合实际的设计实施方案。
参考文献：
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论文作者:王恩海
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/7/11
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