在LED技術(shù)出現(xiàn)之前，大多數(shù)照明應(yīng)用都是根據(jù)使用的燈泡類型和耗電量來定義的，但LED改變了這一點(diǎn)。今天，同樣的基本固態(tài)技術(shù)適用于低、中、高功率照明應(yīng)用，提供更高的能效和更好的亮度。
在高功率細(xì)分市場，如熒光燈管、路燈和泛光照明的標(biāo)準(zhǔn)嵌入式燈具，以及其他形式的戶外照明，節(jié)省的電力可能是巨大的。當(dāng)考慮到連接方便性和輸出電平可調(diào)時(shí)，LED照明的業(yè)務(wù)案例就很難被取代了。由于高能效，大多數(shù)LED照明應(yīng)用可以小于100 W的功率級(jí)解決，這是非常重要的，因?yàn)樗苯佑绊懙剿璧碾娫崔D(zhuǎn)換器、LED控制器和LED驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
從根本上說，除了白熾燈泡(直接采用交流電源運(yùn)行)以外，大多數(shù)燈都需要某種電源轉(zhuǎn)換。雖然LED照明采用正極或整流電源運(yùn)行，但其他大多數(shù)照明技術(shù)都采用高壓/高頻交流電源運(yùn)行。因此通常有能量損失，能效低，但是對(duì)于同樣的亮度，LED消耗的功率要低得多，因此能夠采用低壓AC-DC電源。需要功率小于100 W的燈通常采用單級(jí)反激拓?fù)?。從交流轉(zhuǎn)換到直流，同時(shí)提供恒定且穩(wěn)定的電源，以盡量減少閃爍，是從現(xiàn)有的照明轉(zhuǎn)向LED的主要挑戰(zhàn)。
期望整個(gè)照明電路至少在短時(shí)間內(nèi)切換到直流是不合理的，因此有必要為每個(gè)燈泡、燈具或嵌入式燈具開發(fā)轉(zhuǎn)換和驅(qū)動(dòng)級(jí)。最方便的方法，至少對(duì)用戶來說，是將這些器件集成到燈具中，或完美的集成到燈泡本身。
對(duì)于低于100 W的應(yīng)用，單級(jí)變換器是最常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(功率水平超過100 W通常需要多級(jí)轉(zhuǎn)換器)。一個(gè)單級(jí)轉(zhuǎn)換器可涵蓋廣泛的應(yīng)用，甚至個(gè)別燈泡或打火機(jī)所需的極低功率。
在所有用例中常見的是需要提供功率因數(shù)校正(PFC)和低總諧波失真(THD);這些因素現(xiàn)在都由政府立法，但實(shí)際水平可能因地區(qū)而異。取決于應(yīng)用消耗的功率，PFC和THD是強(qiáng)制性的，許多制造商正瞄準(zhǔn)替代方案，例如LED正在取代緊湊型熒光燈(CFL)。這在現(xiàn)有的物理空間方面存在重大挑戰(zhàn)，因?yàn)樗械腁C-DC轉(zhuǎn)換和LED控制器/驅(qū)動(dòng)器功能都需要集成到通常只由燈泡本身占用的空間中。
由于這些空間限制和立法要求，LED內(nèi)部功率轉(zhuǎn)換的首選拓?fù)涫遣捎贸跫?jí)端調(diào)節(jié)(PSR)的單級(jí)反激轉(zhuǎn)換器。這可通過使用比次級(jí)端調(diào)節(jié)拓?fù)涓俚钠骷透〉碾娙萜鱽韺?shí)現(xiàn)，半導(dǎo)體制造商現(xiàn)在提供一系列的器件來滿足這一需求。
PSR的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它不需要任何次級(jí)端反饋，這簡化了變壓器的設(shè)計(jì)，無需光電隔離。所采用的調(diào)節(jié)類型對(duì)于實(shí)現(xiàn)PFC和THD目標(biāo)也很重要。為了滿足這些要求，制造商正在轉(zhuǎn)向非連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)。在這種模式下，存儲(chǔ)在變壓器中的電荷在開關(guān)晶體管導(dǎo)通前完全耗盡，因此輸出二極管的電壓也達(dá)到零。這將導(dǎo)致沒有電流流過初級(jí)端或次級(jí)端的一段時(shí)間，即所謂的死區(qū)時(shí)間，因而這種反激拓?fù)浔幻麨榉沁B續(xù)。它的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)二極管沒有損耗，在輸出功率較低的應(yīng)用中，它可以產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)較小的變壓器。
但是，它容易受到紋波電流的影響，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生損耗。谷開關(guān)是DCM的延伸，當(dāng)輸出電壓的振鈴處于最低值時(shí)使晶體管導(dǎo)通。這發(fā)生在死區(qū)時(shí)間之初的第一次振蕩，此時(shí)將重新導(dǎo)通晶體管和重新啟動(dòng)功率傳輸周期。這要求控制器能夠檢測輸出電壓上的振鈴，并在檢測到處于谷底時(shí)切換。這通常還需要能夠根據(jù)輸出功率需求改變開關(guān)時(shí)間;提前導(dǎo)通以滿足高需求，或者在需求低的情況下晚一點(diǎn)切換。這種特性也被稱為電壓折返，改變開關(guān)頻率可以降低電磁干擾，同時(shí)，谷開關(guān)也會(huì)由于可變的開關(guān)時(shí)間而導(dǎo)致更高的輸出紋波。
DCM和谷開關(guān)的一個(gè)流行的替代方案是準(zhǔn)諧振(QR)模式，也稱為臨界導(dǎo)通模式(CRM)。在這種模式下，當(dāng)控制器檢測到輸出電壓上的第一次振蕩的底部時(shí)，晶體管導(dǎo)通，提供較低的開關(guān)損耗和所有模式中最高的效率，但使用QR/CrM實(shí)現(xiàn)好的PFC和THD是具挑戰(zhàn)性的。
開發(fā)一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器
