驱动电源在灯具中相当于心脏在人体中一样重要。驱动电源的品质和性能直接决定了 LED 灯具的可靠性和寿命。可以说,没有好的驱动电源一定没有好的 LED 灯具。
传统的LED灯具驱动电源
在传统的 LED 驱动电源中,其结构主要由恒压模块和恒流模块组成。
为了输入谐波电流和输入功率因数校正,需要在交流 AC 输入端加入功率因数校正(PFC)电路,得到约 400V 直流电压。
由于安规要求,需要对电路进行电气隔离,在大功率(>100W)驱动电源中,可以利用 LLC 谐振电路得到隔离 50V 直流输出。PFC 和 LLC 电路就组成了传统 LED 灯具驱动恒压源。对于恒流源,每串 LED 还需要 DC/DC 电路进行恒流处理。
传统LED灯具驱动电源主要有以下缺陷:
1. 效率不高。
由于传统的 LED 灯具驱动电源采用三级结构,PFC、LLC 和开关恒流都会有效率损失,在 220V/50HZ 输入条件下,整体效率在 88%。而效率决定了发光效率(lm/W)和温升,较低的效率使驱动电源自身温升增加,降低了系统寿命和可靠性。
2. 寿命短。
在恒流模块中,每一串LED需要一个开关 DC/DC 电路,而且前级恒压模块需要 PFC 和 LLC 谐振电路,这样一来,元器件数量多,降低了驱动电源的可靠性。特别是滤波电容和光藕,令驱动寿命大大降低。
3. 成本高。
三级方案器件数量较多,驱动电源成本较高。
4. 电磁兼容干扰大。
在恒流模块中,每一串LED需要一个开关电路,高频开关信号之间会产生相互干扰,影响 LED 灯具电磁兼容性能。
新型的LED灯具驱动电源
为了解决传统 LED 灯具驱动电源的缺陷,我们提出一种新型 LED 灯具驱动电源的拓扑结构,来优化驱动电源的设计并实现量产化。如下图所示,新型的 LED 灯具驱动电源采用两级结构,省略了传统方案的三级结构中的每串 DC/DC 恒流电路。
AC 交流输入端首先加入功率因数校正(PFC)电路,该 PFC 电路与传统方案是一样的。第二级采用新型的多串变压器谐振半桥电路结构,谐振电路控制器放在变压器输出次级侧,直接对流过 LED 的总电流进行恒流反馈变频谐振控制,并通过变压器磁平衡实现多串 LED 输出侧的电流均衡。