线性高压LED驱动方案及其发展趋势分析

根据LED的负载特性，需要有一种可控恒流源来控制。经过整流的工频交流电电压，如果将此电压直接加到输出LED上面，这样的问题是无法实现恒流，即整个工频周期内通过LED电流不恒定。一. 无法实亮度的控制。二. LED灯珠寿命大大缩短。 　　而高频开关电源CC(恒流)控制是一种常见的办法。但性能提高的同时，成本大大提高。 　　在LED灯珠负载里串接有源或无源器件，使线路产生“恒压”效果，这样在LED负载通过的是恒电流，而外接线承受了变化的电压。就是类似LDO(DropoutRegulato低压差线性稳压器)的工理。下面详细介绍这种实现恒流的驱动方式及其发展趋势。 　　相比与高频开关电源，线性高压方案的优点主要有：一. 省去了输入电解电容、输出电容，是一种无解电容的线路。电解电容寿命是电源寿命的瓶颈，省去了电解电容，驱动电源寿命就延长了。 二. 电路工性模式，不是工作在高频模式，省去了高频电感，同时没有EMI的问题，省去了EMC电路。 三. 省去了高频电感等外围元件，进一步降低成本。 　　第一代阻容线性控制方法阻容降压工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流，电容降压实际上是利用容抗限流，而电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。阻容降压的线路极简，主要优点是低成本。缺点如下：1. 输入电压波动时，电流随之波动。2. PF低从输入端来看，负载呈容性，电容耐受高压，选型较困难，寿命较短。 　　第二代开关线性恒流控制方法恒流二极管(CRD)、恒流三极管(CCT)、MOSFET管.按照控制方式来说，也就是单开关的控制方法。优点：1. LED灯珠电流可控，亮度可控。2. 灯珠电流恒定，灯珠寿命比第一代的增长.缺点正向压降过高，导通时间过短，暗灯时间过长闪烁剧烈。 　　第三代分段式开关线性控制方法针对第一代单开关控制的缺点，发展出了第三代分段式控制方法。这种控制方法原理是一个控制芯片检测输入交流电压，来给几个串接在LED负载的MOSFET提供门极信号，根据输入交流电压的高低，分段的开通LED负载，市场对第三代控制电路提出了以下具体要求： 　　1. 效率>0.9 　　2. PF>0.95 　　3. 90%以上可控硅调光器兼容性 　　4. 开关调光功能 　　5. 内置线性温度补偿和过温保护　　缺点灯珠的利用率不高。 　　第四代线性是控制功率的方法，是以低压子串串联，高压子串并联的工作方式。 　　“高阶分段”技术采用了N型开关与P型开关相互配合的控制方案，只增加较小的成本代价就实现了十二分段线性恒流驱动，热耗散功率相比四段线性恒流芯片减少了60%，电源效率最高达到创纪录的93%，为“动态配置”和“电容填谷”的技术的应用提供了坚实的平台。 　　“动态配置”技术在全波整流电压较低时把LED灯串的串联结构改为并联结构，解决了LED灯芯利用率不高问题。 　　“电容填谷”技术通过外加1uF贴片电容在全波整流零电压附近给LED灯串供电，解决了100Hz频闪问题。“动态配置”和“电容填谷”技术结合在一起实现了全波整流的完整周期内电源输出功率恒定，从而彻底解决了高压线性恒流方案频闪较深和灯芯利用率低的顽疾提供了坚实的平台。 　　同时，“电源”的线性高压LED方案，由于其线路及其简单，并且性能也逐渐提升，成本、可靠性的优势使其也会有很大的发展。日后中国的LED市场会有明显的层次化划分，针对消费者的需要，高、中、低端都会有大量相应产品涌现。