白光LED照明驱动选择及其主要电路结构设计[1]

　　摘要：LED 照明正作为一种新型照明光源获得越来越广泛的应用。因其具有节能、长寿、安全、环保、色彩丰富、体积小、耐闪烁、可靠性高、调控方便等诸多优点，正作为一种新型照明光源获得越来越广泛的应用。笔者针对LED 照明设计了合适的驱动电源。

　　关键词：LED；LED 照明；驱动电源；开关电源

　　1 LED 驱动半导体发光二极管的特点

　　发光二极管和普通二极管一样是一种用半导体材料制作的P ／ N 结器件，除了能发光之外，其他特性和普通二极管相似。发光二极管主要有两个特点：

　　①单向导电性。发光二极管和普通二极管一样具有单向导电的特性，即在发光二极管的正极加正电压，负极加负电压时发光二极管导通发光，相反则不导通也就不能发光。这就决定了发光管必须使用直流电源或者单向脉动电源供电；

　　②发光二极管有负温度系数的势垒电势。发光二极管上施加的正向电压低于某个电压值时发光二极管不导电，但外加电压一旦超过这一电压值时发光二极管的电流就会随着外加电压的变化急剧增加，对外电路呈现很低的动态电阻，这一电压值就是发光二极管的势垒电势，不同颜色的发光管其势垒电势不同。

　　2 LED 的直流驱动和脉冲驱动选择

　　发光管发光靠电能激发，不管是直流驱动还是脉冲驱动，输入的电能量决定了输出的光能量，脉冲驱动不可能使发光管提高光效，相反，应该是直流驱动光效更高。因为发光管的输入电流过大光通量随电流增加的速度将变缓，发光管的管小降低。另外，过大的电流还会引起发光管发射的光谱向长波方向偏移，对于白光发光管来说，这将导致激发荧光粉效能的降低， 使光效下降。所以， 脉冲驱动不可能使发光管省电，但设计合理的脉冲驱动器也不会明显的引起光效的下降，因此也就不会比直流驱动更明显的费电。但是脉冲驱动器常常具有电路结构简单生产成本低的特点，所以还是值得使用。因此，究竟用脉冲驱动还是用直流驱动要根据具体情况而定。如果用脉冲驱动发光管，一般不会缩短发光管的使用寿命发光管是一种量子器件适合高速工作，这正是发光管的优点之一。如果有闪烁使用的发光管频频损坏，那应该是其他方面的原因引起的电流过大等等，而不会是发光管自身不耐闪烁。一般的驱动技术不但受输入电压范围的限制，而且效率低．在用于低功率的普通LED 驱动时，由于电流只有几个MA， 因此损耗不明显当用作电流有几百MA 甚至更高的高亮LED 的驱动时，功率电路的损耗就成了比较严重的问题。

　　3 主电路结构设计
　　
　　3．1 开关电源的应用与发展

　　以高频变压器取代工频变压器，采用脉冲调制技术的直流一直流变换器型稳压电源，通常称为开关电源。它具有管耗小、效率高、稳压范围宽及体积小、重量轻等特点， 目前已在各种电子仪器和设备、航空和宇宙飞行器、发射机、电子计算机、通讯设备和电视机、录放机中得到了应用。开关晶体管、开关二极管和开关变压器是组成开关电源的三个关键元件，减小开关电源的体积和重量就须提高电源的开关频率，大功率，高反压和高速开关晶体管，快速恢复开关二极管以及开关电源变压器中使用的高频，低损耗磁性材料的技术发展，使开关电源的开关频率从数十kHz 发展到数百kHz。开关电源的基本电路由“交流一直流转换电路”、“ 开关型功率变换器”、“ 控制电路” 和“整流滤波电路”等组成（见图1）。输入的电网电压通过“交流一直流转换电路＂ 中的整流器和滤波器转换成直流电，该直流电源作为“开关型功率变换器＂的输入电源，经过“开关型功率变换器”将直流电转变为高频脉冲方波电压输给“整流滤波电路”，变成平滑直流供给负载，控制电路则起着控制“开关型功率变换器”工作的作用。

　　开关型功率变换器是开关电源的主电路，开关电源的能量转换，电压变换就由它来承担。在直流变换器的基础上，由于高频脉冲技术及开关变换技术的进一步发展，出现了推挽式开关型功率变换器，全桥式功率变换器，半桥式功率变换器， 单端正激式功率变换器，单端反激式功率变换器，快速磁放大器式开关型功率变换器等。其控制方式可分为脉冲宽度调制（PWM）和脉冲频率调制（PFM）两种。