【導讀】現如今，LED已經占據照明市場的半邊天。隨著市場需求日益精益求精，初級LED照明電路的設計已經不是難題。拓撲電路成為工程師的焦點。本文詳細分析了LED驅動拓撲結構的示例。
圖1：備選LED電源拓撲
圖2：簡單的降壓和升壓型拓撲
相信稍有基礎的人都能看出來，圖2當中的第二個電路為備選的降壓穩壓器，其中的MOSFET對接地進行驅動，從而大大降低了驅動電路要求。該電路可選擇通過監測FET電流或與LED串聯的電流感應電阻來感應 LED電流。后者需要一個電平移位電路來獲得電源接地的信息，但這會使簡單的設計復雜化。
另外，圖2中還顯示了一個升壓轉換器，該轉換器可在輸出電壓總是大于輸入電壓時使用。由于MOSFET對接地進行驅動并且電流感應電阻也采用接地參考，因此此類拓撲設計起來就很容易。該電路的一個不足之處是在短路期間，通過電感器的電流會毫無限制。但是可以通過保險絲或電子斷路器的形式來增加故障保護。此外，某些更為復雜的拓撲也可提供此類保護。
圖3：降壓-升壓型拓撲可調節大于或小于 Vout的輸入電壓
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圖4：降壓或升壓型以及 SEPIC 拓撲提供了更高的效率
當然該電路也是有優點存在的，就是當輸出和輸入的電壓對等時，開關和電感器電流也近乎等同于輸出電流。電感紋波電流也趨向于變小。即使該電路中有四個電源開關，通常效率也會得到顯著的提高，在電池應用中這一點至關重要。圖4中還顯示了 SEPIC 拓撲，此類拓撲要求較少的 FET，但需要更多的無源組件。其好處是簡單的接地參考 FET 驅動器和控制電路。此外，可將雙電感組合到單一的耦合電感中，從而節省空間和成本。但是像降壓-升壓拓撲一樣，它具有比“降壓或升壓”和脈動輸出電流更高的開關電流，這就要求電容器可通過更大的 RMS 電流。
當然，在考慮效率的基礎上，所有的效率就都應出于對安全的考慮，一般來說都會規定在離線電壓和輸出電壓之間使用隔離。在此應用中，最具性價比的解決方案是反激式轉換器(請參見圖5)。它要求所有隔離拓撲的組件數最少。變壓器匝比可設計為降壓、升壓或降壓-升壓輸出電壓，這樣就提供了極大的設計靈活性。 但其缺點是電源變壓器通常為定制組件。此外，在 FET以及輸入和輸出電容器中存在很高的組件應力。在穩定照明應用中，可通過使用一個“慢速”反饋控制環路(可調節與輸入電壓同相的LED電流)來實現功率因數校正(PFC)功能。通過調節所需的平均LED電流以及與輸入電壓同相的輸入電流，即可獲得較高的功率因數。
圖5： 反激式轉換器可提供隔離和功率因數校正功能
總結
本篇文章詳細介紹了幾種常用的LED拓撲結構，針對輸入電壓、輸出電壓、隔離等方面做出了分析。希望在閱讀完本篇文章之后，能夠對這方面的知識有所積累。
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