線性高壓LED驅(qū)動(dòng)方案及其發(fā)展趨勢(shì)分析

根據(jù)LED的負(fù)載特性，需要有一種可控恒流源來控制。經(jīng)過整流的工頻交流電電壓，如果將此電壓直接加到輸出LED上面，這樣的問題是無法實(shí)現(xiàn)恒流，即整個(gè)工頻周期內(nèi)通過LED電流不恒定。一. 無法實(shí)亮度的控制。二. LED燈珠壽命大大縮短。 　　而高頻開關(guān)電源CC(恒流)控制是一種常見的辦法。但性能提高的同時(shí)，成本大大提高。 　　在LED燈珠負(fù)載里串接有源或無源器件，使線路產(chǎn)生“恒壓”效果，這樣在LED負(fù)載通過的是恒電流，而外接線承受了變化的電壓。就是類似LDO(DropoutRegulato低壓差線性穩(wěn)壓器)的工理。下面詳細(xì)介紹這種實(shí)現(xiàn)恒流的驅(qū)動(dòng)方式及其發(fā)展趨勢(shì)。 　　相比與高頻開關(guān)電源，線性高壓方案的優(yōu)點(diǎn)主要有：一. 省去了輸入電解電容、輸出電容，是一種無解電容的線路。電解電容壽命是電源壽命的瓶頸，省去了電解電容，驅(qū)動(dòng)電源壽命就延長了。 二. 電路工性模式，不是工作在高頻模式，省去了高頻電感，同時(shí)沒有EMI的問題，省去了EMC電路。 三. 省去了高頻電感等外圍元件，進(jìn)一步降低成本。 　　第一代阻容線性控制方法阻容降壓工作原理是利用電容在一定的交流信號(hào)頻率下產(chǎn)生的容抗來限制最大工作電流，電容降壓實(shí)際上是利用容抗限流，而電容器實(shí)際上起到一個(gè)限制電流和動(dòng)態(tài)分配電容器和負(fù)載兩端電壓的角色。阻容降壓的線路極簡(jiǎn)，主要優(yōu)點(diǎn)是低成本。缺點(diǎn)如下：1. 輸入電壓波動(dòng)時(shí)，電流隨之波動(dòng)。2. PF低從輸入端來看，負(fù)載呈容性，電容耐受高壓，選型較困難，壽命較短。 　　第二代開關(guān)線性恒流控制方法恒流二極管(CRD)、恒流三極管(CCT)、MOSFET管.按照控制方式來說，也就是單開關(guān)的控制方法。優(yōu)點(diǎn)：1. LED燈珠電流可控，亮度可控。2. 燈珠電流恒定，燈珠壽命比第一代的增長.缺點(diǎn)正向壓降過高，導(dǎo)通時(shí)間過短，暗燈時(shí)間過長閃爍劇烈。 　　第三代分段式開關(guān)線性控制方法針對(duì)第一代單開關(guān)控制的缺點(diǎn)，發(fā)展出了第三代分段式控制方法。這種控制方法原理是一個(gè)控制芯片檢測(cè)輸入交流電壓，來給幾個(gè)串接在LED負(fù)載的MOSFET提供門極信號(hào)，根據(jù)輸入交流電壓的高低，分段的開通LED負(fù)載，市場(chǎng)對(duì)第三代控制電路提出了以下具體要求： 　　1. 效率>0.9 　　2. PF>0.95 　　3. 90%以上可控硅調(diào)光器兼容性 　　4. 開關(guān)調(diào)光功能 　　5. 內(nèi)置線性溫度補(bǔ)償和過溫保護(hù)　　缺點(diǎn)燈珠的利用率不高。 　　第四代線性是控制功率的方法，是以低壓子串串聯(lián)，高壓子串并聯(lián)的工作方式。 　　“高階分段”技術(shù)采用了N型開關(guān)與P型開關(guān)相互配合的控制方案，只增加較小的成本代價(jià)就實(shí)現(xiàn)了十二分段線性恒流驅(qū)動(dòng)，熱耗散功率相比四段線性恒流芯片減少了60%，電源效率最高達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的93%，為“動(dòng)態(tài)配置”和“電容填谷”的技術(shù)的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的平臺(tái)。 　　“動(dòng)態(tài)配置”技術(shù)在全波整流電壓較低時(shí)把LED燈串的串聯(lián)結(jié)構(gòu)改為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，解決了LED燈芯利用率不高問題。 　　“電容填谷”技術(shù)通過外加1uF貼片電容在全波整流零電壓附近給LED燈串供電，解決了100Hz頻閃問題。“動(dòng)態(tài)配置”和“電容填谷”技術(shù)結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)了全波整流的完整周期內(nèi)電源輸出功率恒定，從而徹底解決了高壓線性恒流方案頻閃較深和燈芯利用率低的頑疾提供了堅(jiān)實(shí)的平臺(tái)。 　　同時(shí)，“電源”的線性高壓LED方案，由于其線路及其簡(jiǎn)單，并且性能也逐漸提升，成本、可靠性的優(yōu)勢(shì)使其也會(huì)有很大的發(fā)展。日后中國的LED市場(chǎng)會(huì)有明顯的層次化劃分，針對(duì)消費(fèi)者的需要，高、中、低端都會(huì)有大量相應(yīng)產(chǎn)品涌現(xiàn)。