如何了解LED驱动及调光

LED驱动的3大调制方式是什么？

LED驱动电路按供给LED的电源类型分为恒压驱动和恒流驱动两种，恒流LED驱动和恒压LED驱动；恒流开关型LED驱动电路通过控制电路采样流过LED灯的电流，并输出控制信号控制开关功率管的导通与关断，以调整输出电流为设定值。调光控制电路主要有可控硅调光电路，脉冲宽度调制（PWM），脉冲频率调制（PFM），滑模调制（sliding mode control），PWM_PFM调制，PSM调制等。

PWM调制方式

脉冲宽度调制如图1所示，指在特定频率下，通过改变开关功率管在每个周期内的导通时间，也就是通过调节占空比来实现输出电压的稳定。当输出电压由于工作环境、噪声等因数影响而改变时，误差放大器采样电压变化，并将信号输送给控制电路，由控制电路调节控制开关功率管信号的占空比，从而维持输出电压的稳定。

图1.1电压模式

图1基于BUCK结构的PWM调制

PWM调制方式的优点：

（1）PWM调制方式在重载时具有很高的效率，且对负载的变化具有很好的动态响应。

（2）输出纹波电压小且线性度高。

（3）频率稳定，占空比调节不受限制，控制简单，且电流控制模式和电压控制模式都适用。

PWM调制方式的缺点：

（1）PWM调制方式在轻载时效率降低。

（2）恒压驱动时瞬态响应慢，而且需要较复杂的补偿电路。

（3）恒流驱动时需要精确的电流检测电路。

PFM调制方式

脉冲频率调制如图2所示，在开关功率管导通时间一定的条件下，通过调节开关功率管的关断时间，来实现对输出电压的控制。当输出电压变化时，误差放大器采样反馈信号，并将与基准信号比较以后的输出信号送给控制电路，由控制电路分析误差信号，并产生一个脉冲宽度恒定、频率变化的方波信号来控制开关功率管，从而维持输出电压的稳定。

图2基于BUCK结构的脉冲频率调制

PFM调制方式的优点：

（1）PFM调制方式在轻载时具有很高的效率、较好的频率特性和较高的电压调整率。

（2）PFM调制方式传输信噪比比较高，且具有很好的抗干扰能力。

（3）输出电压可调范围大，功耗低。

PFM调制方式的缺点：

（1）PFM调制方式在重载时效率会降低。

（2）输出纹波的频谱分散，没有规律。

（3）负载调整的范围很小，造成滤波的成本很高。

Sliding Mode

调制模式

Sliding Mode调制模式即滑模控制，全称滑模变结构控制，是一种不连续控制。如图3所示，滑模控制方式使系统结构根据其当前状态有目的地进行变化，迫使系统在响应条件下沿所设计的轨迹作小幅度、高频率的上下运动，即滑模运动，从而减轻了系统对扰动及负载跳变的敏感性。

图3基于BUCK结构的滑模控制

Sliding Mode调制方式的优点：态响应速度快、鲁棒性强及稳定范围广等优点，但存在工作频率不固定的问题

（1）动态响应速度快。

（2）鲁棒性强

（3）稳定范围广

Sliding Mode调制方式的缺点是其工作频率不固定。

常用的LED驱动电源详解

一、常见LED驱动电源

LED电源有很多种类，各类电源的质量、价格差异非常大，这也是影响产品质量及价格的重要因素之一。LED驱动电源通常可以分为三大类，一是开关恒流源，二是线性IC电源，三是阻容降压电源。

1、开关恒流源

采用变压器将高压变为低压，并进行整流滤波，以便输出稳定的低压直流电。开关恒流源又分隔离式电源和非隔离式电源，隔离是指输出高低电压隔离，安全性非常高，所以对外壳绝缘性要求不高。非隔离安全性稍差，但成本也相对低，传统节能灯就是采用非隔离电源，采用绝缘塑料外壳防护。

开关电源的安全性相对较高（一般是输出低压），性能稳定，缺点是电路复杂、价格较高。开关电源技术成熟，性能稳定，是目前LED照明的主流电源。

2、线性IC电源

采用一个IC或多个IC来分配电压，电子元器件种类少，功率因数、电源效率非常高，不需要电解电容，寿命长，成本低。缺点是输出高压非隔离，有频闪，要求外壳做好防触电隔离保护。

市面上宣称无（去）电解电容，超长寿命的，均是采用线性IC电源。IC驱电源具有高可靠性，高效率低成本优势，是未来理想的LED驱动电源。

3、阻容降压电源

采用一个电容通过其充放电来提供驱动电流，电路简单，成本低，但性能差，稳定性差，在电网电压波动时极容易烧坏LED，同时输出高压非隔离，要求绝缘防护外壳。功率因数低，寿命短，一般只适于经济型小功率产品（5W以内）。

功率高的产品，输出电流大，电容不能提供大电流，否则容易烧坏。另外，国家对高功率灯具的功率因数有要求，即7W以上的功率因数要求大于0.7，但是阻容降压电源远远达不到（一般在0.2-0.3之间），所以高功率产品不宜采用阻容降压电源。市场上，要求不高的低端型的产品，几乎全部是采用阻容降压电源，还有一些高功率的便宜的低端产品，也是采用阻容降压电源。

二、LED开关电源与驱动电源的区别

概括地说，LED驱动也是开关电源的一种，只是它有几点特殊性，也是这类开关电源的共性，所以习惯上把它分类称为LED驱动了。

这几点特殊性是：

它的电压输出是3.2的倍数，就是说电压输出的形式为3.2V、6.4V、9.6V、12.8V，但最多一般不超过25.6V。因为超过这个数后，在开启LED的时候，会因产品的一致性不好而发生瞬间烧毁最后导通的那只LED的可能性。而且这个电压也不是恒定的，是随负载的变化而变化，以达到恒流的目的。

它的输出电流是恒定的，理想的电路是无论LED的特性曲线怎么变化，驱动电源的电流保持不变。但限于元件精度，还是会有少量的变化的，而这个变化也是判断驱动电路是否优秀的重要参数，LED的导通与电压的函数是一个非线性的“三段”关系，所以保持恒流非常重要。

它的启动是软启动。由于LED的一致性非常差，并且在导通时内部PN结的活性发生瞬间变化，所以LED的驱动一般设计为软启动，来避开这个缺陷。

它的电路要求最简单，因为很多时候，要求电路装在一个很小的空间里，以配合LED照明的方便性，所以电路应尽可能的简单，这样也能节约成本、减少能耗。

它一般不要求隔离，因为很多产品是类似于普通照明灯一样的结构，安全方面可与照明灯相仿就是。但这第一条是一个“选读项”，大家在了解的时候不要有误解，因为有的驱动还是需要隔离的，这个特点只适用于我们目前流行的电路，而不一定适合以后的电路发展需要。

综上所述，可以认为：软启动、恒流、阶跃电压、电路简单是它的特点。

这里再指出一点：

很多人片面的强调恒流，但却闭口不提电压，是不对的。因为恒流的概念与电压无关，比如一个电源，如果仅仅是30V输出的恒流，那么当你开路的时候，它的电压就是30V了；这时你如果接上LED，那么这个直接用PN结工作的元件，会在最精确电路的反应之前烧掉的。

因为任何电路都需要有反应时间，而电路里的工作器件就是半导体。PN结在电源给出取样信号后才能反应过来，而LED的PN结直接就开始工作了，所以它的“反应”比电路中“众多的PN结配合”来得快，提前烧掉！当然也有特殊场合下用这种驱动的，但这种LED的驱动不允许输出端开路的。准确的说是“不允许输出端开路后再接上LED”。