Structura topologică a sursei de alimentare a driverului LED
În aplicațiile de iluminat cu LED-uri care utilizează sursa de alimentare AC-DC, modulul de construcție de conversie a puterii include componente discrete, cum ar fi diode, tranzistori de comutare (FET), inductori, condensatori și rezistențe pentru a-și îndeplini funcțiile respective, în timp ce regulatoarele de modulare a lățimii impulsului (pWM) sunt folosite pentru a controla conversia puterii. Conversia izolată a puterii AC-DC cu transformatoare adăugate de obicei la circuit include structuri topologice, cum ar fi flyback, forward și half bridge, așa cum se arată în Figura 1. Topologia flyback este alegerea standard pentru aplicațiile de putere medie spre scăzută cu putere mai mică decât 30W, în timp ce structura pe jumătate de punte este cea mai potrivită pentru a oferi o eficiență energetică/densitate de putere mai mare. În ceea ce privește transformatorul din structura de izolare, dimensiunea acestuia este legată de frecvența de comutare, iar majoritatea driverelor LED de tip izolare folosesc practic transformatoare „electronice”.
În aplicațiile de iluminat cu LED-uri care utilizează sursa de alimentare DC-DC, metodele de acționare LED care pot fi utilizate includ tipul de rezistență, regulatorul liniar de tensiune și regulatorul de tensiune comutator. Diagrama de bază a aplicației este prezentată în Figura 2. În modul de antrenare de tip rezistență, curentul direct al LED-ului poate fi controlat prin ajustarea rezistenței de detectare a curentului în serie cu LED-ul. Acest mod de acționare este ușor de proiectat, cost redus și nu are nicio problemă de compatibilitate electromagnetică (EMC). Dezavantajul este că depinde de tensiune, are nevoie de ecranare cu LED-uri și are o eficiență energetică scăzută. Regulatoarele liniare de tensiune sunt, de asemenea, ușor de proiectat și nu au probleme EMC. De asemenea, susțin stabilizarea curentului și protecția la supracurent (foldback) și oferă puncte de setare a curentului extern. Cu toate acestea, deficiențele lor includ disiparea puterii și nevoia ca tensiunea de intrare să fie întotdeauna mai mare decât tensiunea directă, cu eficiență energetică scăzută. Regulatorul comutatorului controlează continuu deschiderea și închiderea comutatorului (FET) prin modulul de control pWM, controlând astfel fluxul de curent.
Regulatoarele de tensiune de comutare au o eficiență energetică mai mare, sunt independente de tensiune și pot controla luminozitatea. Cu toate acestea, deficiențele lor includ costuri relativ ridicate, complexitate mai mare și probleme de interferență electromagnetică (EMI). Structurile de topologie obișnuite ale regulatoarelor de comutare LEDDC-DC includ buck, boost, buck boost sau convertoare cu inductor primar cu un singur capăt (SEpIC). Atunci când tensiunea minimă de intrare în toate condițiile de lucru este mai mare decât tensiunea maximă a șirului de LED-uri, se adoptă o structură descendentă, cum ar fi utilizarea 24Vdc pentru a conduce 6 LED-uri conectate în serie; Dimpotrivă, atunci când tensiunea maximă de intrare este mai mică decât tensiunea minimă de ieșire în toate condițiile de lucru, se adoptă o structură de amplificare, cum ar fi utilizarea 12Vdc pentru a conduce 6 LED-uri conectate în serie; Când există o suprapunere între tensiunea de intrare și domeniul de tensiune de ieșire, poate fi utilizată o structură de amplificare redusă sau SEpIC, cum ar fi utilizarea 12Vdc sau 12Vac pentru a conduce patru LED-uri conectate în serie. Cu toate acestea, această structură are cel mai puțin cost ideal și eficiență energetică.
Utilizarea alimentării AC pentru a conduce direct LED-urile a făcut, de asemenea, unele progrese în ultimii ani. În această structură, șirurile de LED-uri sunt aranjate în direcții opuse, lucrând într-o jumătate de ciclu, iar LED-ul conduce doar atunci când tensiunea de linie este mai mare decât tensiunea directă. Această structură are avantajele sale, cum ar fi evitarea pierderilor de putere cauzate de conversia AC-DC. Cu toate acestea, în această structură, LED-urile comută la frecvențe joase, astfel încât ochii umani pot observa fenomene de pâlpâire. În plus, măsurile de protecție cu LED-uri trebuie adăugate în acest design pentru a-l proteja de impactul supratensiunii sau tranzitorii de linie.
