从驱动LED背光向驱动固态光源转换[2]

　　4 、双级式AC/DC 转换器

　　可以驱动串联LED 光源的典型AC/DC 转换器， 工作在48V左右(很多情况下输出非PFC转换器调整 的近200V电压值)。因此AC/DC转换器通常后置PFC (一般配置变压器隔离输入端与输出端)，将来自功率因 数矫正器的高压输出转换成适合驱动负载的电压输出。 这种配置结构的优势在于，转换器可以使用大部分的 DC输入电压直接驱动负载，允许高输入抑制比和高负 载调节率，如果配置合理的话，其功率级可以驱动多组 LED 串，而且输出独立;其弊端在于，PFC和AC/DC转 换器的损失严重，典型的功效是高端70%而低端 80%。LED 是一种用于照明的双刃性技术，而且寄希望 于SSL 的节能功效，因此高效驱动非常关键。另外，上 述配置还要求一定数量的元器件和空间来放置双级转 换电路，导致大量管脚引线和高成本。

　　5 、单级式AC/DC 转换器

　　限制管脚引线和元件数的一种方法是，把PFC从升压式改变成反激式结构，并增加一个隔离级进行 网络反馈，该电路(如图3 所示)获得了AC/DC 的转 换功效，并且能够得到或高于或低于输入电压值的输 出。电路输出端也是独立的，这在很多照明应用中非 常必要。所谓反激式变压器就是将能量从电源传输至 负载，其工作原理与图2 所示的升压式转换器一样， 即电流在Q2 开态的主期间内和Q2 关态的副期间 内流过。从输入电流的角度来看，升压式与反激式的 主要区别在于，当Q2 关态时反激式电路中没有电 流。电路其它部分的工作原理与非隔离升压式PFC 一样。如果这种结构配置合理的话，高端可得到80% 的功效，低端可得到90%的功效，这与双级式相比降 低了成本。而且这种电路结构继承了一定的抑制比和 适度的负载调节率，因而仅建议用于驱动LED 这类 对电压波动不太敏感的负载。上述电路构成了单组 LED 电流源，以及随后要讨论的多组LED 电流源。

　　从LED 的驱动经验可知，仅是稳定的DC 电源 还不够，因为LED 需要恒流源来驱动，以避免热失 控和其它失效现象发生，上述所描述的低压输出的 确要求增加硬件实现LED 的恒流驱动。这种类型的 低压输出是非常普及的LED 驱动源模式，它可以集 成很多东西进来，减少了很多不同的供给源。比如照 明设计人员可以用一个100W 24V 的电源来配置1 到11 组LED 光源，而每组6 或7 个LED。当然，每 组光源均需要恒流驱动。另一种替代方法是采用配 置有恒流源的电源驱动，但每组LED 均需要一个驱 动。这两种方法的优劣如表1 所示。

　　6 、配置电流输出的功率因数矫正电路

　　通过对电路做一个简单的修改，即将电压反馈回路 改成电流反馈回路，如图3 所示的功率因数矫正电路就 变成了恒流输出而非恒压输出。这个反馈回路的改变就 是PWM 电压升压式与电流升压式的区别(两种驱动 方式均为DC 电源而非AC 电源，因此不需要输出独立)。PWM 升压电路只能驱动一组LED 光源。正如前 面所讨论的电路，单级式达不到双级式所具备的输入抑 制比和输出负载调节率性能，但由于LED 串是静态的， 对负载变化的敏感度一般，则最低限度地输出负载调节 率即可。所谓LED“对负载变化敏感度一般”的说法相 当有弹性，这需要说明的是，LED 光源不需要变化微小 的驱动源来形成非常均匀且非常稳定的亮度。虽然很多 情形下要求采用LED 的电流放大调整模式而非PWM 模式，但适度的PWM 调光比是可以接受的。PWM 调 光比的问题在工程师与健康专家之间还有争论。通过 PWM 模式调光要求所有调光电路频率锁定(或者同 步)，否则会出现调频或者闪烁现象。但调光同步的时候， 相关频率设置得相当高，以致人的眼睛不能捕捉到(在某 些情形下人的眼睛能够分辨到120Hz的频率)。这种“捕 捉”会对癫痫病者，以及其它工业环境中对动作准确性要 求严格的设备操作者带来健康问题。

　　7 、线性电流源

　　线性电流源因为尺寸小、不需要昂贵元器件，所 以是目前小功率运用(包括很多OEM 的LED 显示 器)中最为广泛的电流源。制备线性电流源相当容 易，很多可调电压稳压器可以方便地配置成为一台 线性电流源。线性电流源的电路结构非常多，图4 是广泛使用的其中之一，该电路基于普遍使用的电 压和电流稳定IC 芯片，其中U3 是电路的核心，它 通过不断与负载电流比较之后提供参考电位，实现 稳流功能(通过Q3)。线性电流源的主要优势在于 所用元器件少、低成本以及尺寸小;最大劣势在于比开关电流源(如降压式和PWM 电流源)要求更 多的裕度空间(因而消耗更多的能量)。线性电流源 这种固有的功率耗散限制了其在低功耗中的应用， 或者能够承受较大热沉以及较高器件连接温度的 应用。