LED驅動及調光如何了解

LED驅動的3大調制方式是什么？

LED驅動電路按供給LED的電源類型分為恒壓驅動和恒流驅動兩種，恒流LED驅動和恒壓LED驅動；恒流開關型LED驅動電路通過控制電路采樣流過LED燈的電流，并輸出控制信號控制開關功率管的導通與關斷，以調整輸出電流為設定值。調光控制電路主要有可控硅調光電路，脈沖寬度調制（PWM），脈沖頻率調制（PFM），滑模調制（sliding mode control），PWM_PFM調制，PSM調制等。

PWM調制方式

脈沖寬度調制如圖1所示，指在特定頻率下，通過改變開關功率管在每個周期內的導通時間，也就是通過調節占空比來實現輸出電壓的穩定。當輸出電壓由于工作環境、噪聲等因數影響而改變時，誤差放大器采樣電壓變化，并將信號輸送給控制電路，由控制電路調節控制開關功率管信號的占空比，從而維持輸出電壓的穩定。

圖1.1電壓模式

圖1基于BUCK結構的PWM調制

PWM調制方式的優點：

（1）PWM調制方式在重載時具有很高的效率，且對負載的變化具有很好的動態響應。

（2）輸出紋波電壓小且線性度高。

（3）頻率穩定，占空比調節不受限制，控制簡單，且電流控制模式和電壓控制模式都適用。

PWM調制方式的缺點：

（1）PWM調制方式在輕載時效率降低。

（2）恒壓驅動時瞬態響應慢，而且需要較復雜的補償電路。

（3）恒流驅動時需要精確的電流檢測電路。

PFM調制方式

脈沖頻率調制如圖2所示，在開關功率管導通時間一定的條件下，通過調節開關功率管的關斷時間，來實現對輸出電壓的控制。當輸出電壓變化時，誤差放大器采樣反饋信號，并將與基準信號比較以后的輸出信號送給控制電路，由控制電路分析誤差信號，并產生一個脈沖寬度恒定、頻率變化的方波信號來控制開關功率管，從而維持輸出電壓的穩定。

圖2基于BUCK結構的脈沖頻率調制

PFM調制方式的優點：

（1）PFM調制方式在輕載時具有很高的效率、較好的頻率特性和較高的電壓調整率。

（2）PFM調制方式傳輸信噪比比較高，且具有很好的抗干擾能力。

（3）輸出電壓可調范圍大，功耗低。

PFM調制方式的缺點：

（1）PFM調制方式在重載時效率會降低。

（2）輸出紋波的頻譜分散，沒有規律。

（3）負載調整的范圍很小，造成濾波的成本很高。

Sliding Mode

調制模式

Sliding Mode調制模式即滑模控制，全稱滑模變結構控制，是一種不連續控制。如圖3所示，滑模控制方式使系統結構根據其當前狀態有目的地進行變化，迫使系統在響應條件下沿所設計的軌跡作小幅度、高頻率的上下運動，即滑模運動，從而減輕了系統對擾動及負載跳變的敏感性。

圖3基于BUCK結構的滑模控制

Sliding Mode調制方式的優點：態響應速度快、魯棒性強及穩定范圍廣等優點，但存在工作頻率不固定的問題

（1）動態響應速度快。

（2）魯棒性強

（3）穩定范圍廣

Sliding Mode調制方式的缺點是其工作頻率不固定。

常用的LED驅動電源詳解

一、常見LED驅動電源

LED電源有很多種類，各類電源的質量、價格差異非常大，這也是影響產品質量及價格的重要因素之一。LED驅動電源通常可以分為三大類，一是開關恒流源，二是線性IC電源，三是阻容降壓電源。

1、開關恒流源

采用變壓器將高壓變為低壓，并進行整流濾波，以便輸出穩定的低壓直流電。開關恒流源又分隔離式電源和非隔離式電源，隔離是指輸出高低電壓隔離，安全性非常高，所以對外殼絕緣性要求不高。非隔離安全性稍差，但成本也相對低，傳統節能燈就是采用非隔離電源，采用絕緣塑料外殼防護。

開關電源的安全性相對較高（一般是輸出低壓），性能穩定，缺點是電路復雜、價格較高。開關電源技術成熟，性能穩定，是目前LED照明的主流電源。

2、線性IC電源

采用一個IC或多個IC來分配電壓，電子元器件種類少，功率因數、電源效率非常高，不需要電解電容，壽命長，成本低。缺點是輸出高壓非隔離，有頻閃，要求外殼做好防觸電隔離保護。

市面上宣稱無（去）電解電容，超長壽命的，均是采用線性IC電源。IC驅電源具有高可靠性，高效率低成本優勢，是未來理想的LED驅動電源。

3、阻容降壓電源

采用一個電容通過其充放電來提供驅動電流，電路簡單，成本低，但性能差，穩定性差，在電網電壓波動時極容易燒壞LED，同時輸出高壓非隔離，要求絕緣防護外殼。功率因數低，壽命短，一般只適于經濟型小功率產品（5W以內）。

功率高的產品，輸出電流大，電容不能提供大電流，否則容易燒壞。另外，國家對高功率燈具的功率因數有要求，即7W以上的功率因數要求大于0.7，但是阻容降壓電源遠遠達不到（一般在0.2-0.3之間），所以高功率產品不宜采用阻容降壓電源。市場上，要求不高的低端型的產品，幾乎全部是采用阻容降壓電源，還有一些高功率的便宜的低端產品，也是采用阻容降壓電源。

二、LED開關電源與驅動電源的區別

概括地說，LED驅動也是開關電源的一種，只是它有幾點特殊性，也是這類開關電源的共性，所以習慣上把它分類稱為LED驅動了。

這幾點特殊性是：

它的電壓輸出是3.2的倍數，就是說電壓輸出的形式為3.2V、6.4V、9.6V、12.8V，但最多一般不超過25.6V。因為超過這個數后，在開啟LED的時候，會因產品的一致性不好而發生瞬間燒毀最后導通的那只LED的可能性。而且這個電壓也不是恒定的，是隨負載的變化而變化，以達到恒流的目的。

它的輸出電流是恒定的，理想的電路是無論LED的特性曲線怎么變化，驅動電源的電流保持不變。但限于元件精度，還是會有少量的變化的，而這個變化也是判斷驅動電路是否優秀的重要參數，LED的導通與電壓的函數是一個非線性的“三段”關系，所以保持恒流非常重要。

它的啟動是軟啟動。由于LED的一致性非常差，并且在導通時內部PN結的活性發生瞬間變化，所以LED的驅動一般設計為軟啟動，來避開這個缺陷。

它的電路要求最簡單，因為很多時候，要求電路裝在一個很小的空間里，以配合LED照明的方便性，所以電路應盡可能的簡單，這樣也能節約成本、減少能耗。

它一般不要求隔離，因為很多產品是類似于普通照明燈一樣的結構，安全方面可與照明燈相仿就是。但這第一條是一個“選讀項”，大家在了解的時候不要有誤解，因為有的驅動還是需要隔離的，這個特點只適用于我們目前流行的電路，而不一定適合以后的電路發展需要。

綜上所述，可以認為：軟啟動、恒流、階躍電壓、電路簡單是它的特點。

這里再指出一點：

很多人片面的強調恒流，但卻閉口不提電壓，是不對的。因為恒流的概念與電壓無關，比如一個電源，如果僅僅是30V輸出的恒流，那么當你開路的時候，它的電壓就是30V了；這時你如果接上LED，那么這個直接用PN結工作的元件，會在最精確電路的反應之前燒掉的。

因為任何電路都需要有反應時間，而電路里的工作器件就是半導體。PN結在電源給出取樣信號后才能反應過來，而LED的PN結直接就開始工作了，所以它的“反應”比電路中“眾多的PN結配合”來得快，提前燒掉！當然也有特殊場合下用這種驅動的，但這種LED的驅動不允許輸出端開路的。準確的說是“不允許輸出端開路后再接上LED”。

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