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摘要：近年来，国家相关部门不断强调节能减排，LED也被广泛应用于通用照明领域。加强对LED电源驱动技术的研究，有利于完成更可靠的驱动电源生产，在延长LED使用寿命的同时，使其优势得到更好的发挥，进而使LED得到更好的推广与应用。
关键词：LED照明；电源驱动技术；应用
前言
城市照明除了满足人们的基本需求外，也是城市现代化的标志和推动社会经济发展的物质条件。当前，城市道路照明耗能占盏照明领域总耗能30%，由于LED光源有着高光效、长寿命、环保等优点，替代传统路灯高压钠灯成为趋势并逐步普及。LED新光源的导入，对电源驱动技术提出了新的课题。
1 LED照明驱动技术概述
LED的亮度与输入电流大小有直接关系。为了促进LED的光亮度增加，要使LED都连接到一块，并且要按照一定的方式连接，这样才能针对LED电流值不同的问题得到解决。也可以采取一些驱动的方式，例如说把每一个连接的LED都安裝一个调整器。这种调整器是线性的，相比较价格会便宜一些，但是也会降低工作效率。既想满足LED电流的各方面条件，也要满足串电压的条件，就必须在前端安装开关与电压调整器连接。采取这种驱动方式对电压源没有高稳定度、高精度要求，LED串联数量也不受IC限制。此外，还可以采取使开关电源本身以恒流方式输出的驱动方式，利用BUCK电路和BOOST电路分别完成降压和升压，进而实现LED供电系统的灵活设计。
2 LED照明电源的工作原理
2.1 BUCK电路工作原理
BUCK电路为变换器电路，包括低通滤波器、无源二极管、有源功率切换开关这几大部分。其中，低通滤波器是由L，C构成。在开关管导通的情况下，输入电压将会被施加在负载和电感上。此时，电感上电流会增大，其内部铁芯会产生磁场，从而为负载和输出电容供电。在开关管截止的条件下，电感将失去能量供给，但其电流无法突变，所以，两端电压极性将在一瞬间反转，铁芯则会释放之前集聚的能量，进而导致二极管发生正偏，然后导通。此时，电感和输出电容中原本存储的能量就会被传递给负载。在这一过程中，低通滤波器可以发挥滤除切换电路中产生的高压脉冲的高频成分的作用。
2.2 BOOST电路工作原理
BOOST即升压式变换电路，改变有源开关、电容器、电感器和无源开关二极管和其他组件。输出电容充电到额定输出电压，通过有源开关作用在电感，电感电流逐渐增加，并且形成磁场储存能量。二极管因低电平而反向截止，电容给负载提供能量，输出给电感储能。当有源开关关闭时，电感电压极性反转，二极管获得高电平而导通，电感给负载提供能量，同时给电容充电。由于存在电感电压，因此输出与输入存在电压差，输出电压高于输入电压。
2.3反激准谐振电路工作原理
反激谐振电路其实就是隔离的BUCK-BOOST变换器，由相互隔离的BUCK和BOOST电路构成。当开关管处于导通状态时，初级电感会有电流经过，可以存储能量。由于变压器的初级绕组和次级绕组有不同的极性，所以，二极管处于截止状态，无法传送能量。当开关管处于截止状态时，次级绕组极性会因为磁场消失而变成反向，二极管则将导通，会将能量传输给输出电容，并提供给负载。因此，反激变换器运行就是能量存储和释放的过程，高频变压器是储能电感。这种变换器的轻松运行能够有效提高LED驱动电源的效率。
2.4 LLC工作原理
作为一种新型的转换器器，，LLC是一种二次电路可用于分布式电源谐振转换器。在电路设计时，为满足LED驱动电源的高效率，选用场效应晶体管作为开关，使场效应晶体管作用在正弦电压或电流的情况下，在正弦波的过零点瞬间进行开关，减少电路损耗，提高电源效率。从功能组成来看，LLC转换器控制是全桥变换器或半桥变换器与负载谐振回路组成。谐振电路的作用下，形成正弦电压或电流，通过开通或者关闭的开关作用，开关与电压或者电流过零点同步实施。可在谐振电路中加入变压器，变压器作为并联电感的作用，最终达到隔离效果。
3 LED驱动电源的设计
3.1拓扑结构电路
Led驱动电源电路结构基本可以分为隔离和非隔离两种类型。追求电源效率更高，拓扑电路是最优的选择。拓扑电路采用的是非隔离方式，由半桥开关电路和LC回路组成，电源损耗低，电源效率可达92%以上。LED驱动电源基于高功率因数恒流输出的要求，主要采取双级开关电源设计，前级是功率因数校正设计，后级是恒流设计。前级一方面进行功率因数校正，提高PF值，另一方面进行升压处理，一确保稳定的高压输出。后级恒流设计，主要是由半桥开关电路和LC振荡电路的简单循环，，输出端使用半波整流电路来避免高频交流电（ac）的上下浮动突然，，最终达到恒流输出，提高发光二极管的工作寿命。
3.2工作原理
拓扑电路的半桥开关电路和LC回路里，其中半桥开关电路由两个开关管和功率因数校正IC组成，通过IC调整占空比，改变信號交替波形，将直流高压斩波成接近方波的交流电压。在LC回路里，作用就是将半桥开光电路获得的交流电压通过整流，形成LED驱动所需要的电路波形。
3.3恒流控制
恒流控制，主要是半桥驱动Ic进行编程，改变输出信号频率，采用PFM调制来获得恒定的电流输出。在输出回路中对电流进行采样，并反馈到PFM调制模块里，与基准电压信号进行对比，根据基准电压信号频率与调节信号频率的关系，改变通过调节Ic的输出信号频率，使频率与电流达到动态平衡，最终达到所需要的恒定电流输出，满足LED驱动的要求。
3.4自动光衰补偿功能设计
在LED中，p型和n型半导体半导体替换的存在区域，该地区的极端简单的温度增加，当LED照明系统工作时间太长，会导致光减弱，影响照明效果。因此在设计电路时，采取一定的方式提高恒定电流的功率输出，增加LED的输出功率，保持光通量不变，从而达到光衰补偿的功能设计。
4结束语
综上所述，本文根据LED驱动的特性，分析LED工作特性和驱动电源工作原理，探讨拓扑结构电路设计在LED电源上的应用，满足高效率、高功率因数、恒流输出，自动光衰补偿功能设计等要求，为LED驱动电源和控制技术的发展可以提供一个设计参考。
关键词：LED照明；电源驱动技术；应用
前言
城市照明除了满足人们的基本需求外，也是城市现代化的标志和推动社会经济发展的物质条件。当前，城市道路照明耗能占盏照明领域总耗能30%，由于LED光源有着高光效、长寿命、环保等优点，替代传统路灯高压钠灯成为趋势并逐步普及。LED新光源的导入，对电源驱动技术提出了新的课题。
1 LED照明驱动技术概述
LED的亮度与输入电流大小有直接关系。为了促进LED的光亮度增加，要使LED都连接到一块，并且要按照一定的方式连接，这样才能针对LED电流值不同的问题得到解决。也可以采取一些驱动的方式，例如说把每一个连接的LED都安裝一个调整器。这种调整器是线性的，相比较价格会便宜一些，但是也会降低工作效率。既想满足LED电流的各方面条件，也要满足串电压的条件，就必须在前端安装开关与电压调整器连接。采取这种驱动方式对电压源没有高稳定度、高精度要求，LED串联数量也不受IC限制。此外，还可以采取使开关电源本身以恒流方式输出的驱动方式，利用BUCK电路和BOOST电路分别完成降压和升压，进而实现LED供电系统的灵活设计。
2 LED照明电源的工作原理
2.1 BUCK电路工作原理
BUCK电路为变换器电路，包括低通滤波器、无源二极管、有源功率切换开关这几大部分。其中，低通滤波器是由L，C构成。在开关管导通的情况下，输入电压将会被施加在负载和电感上。此时，电感上电流会增大，其内部铁芯会产生磁场，从而为负载和输出电容供电。在开关管截止的条件下，电感将失去能量供给，但其电流无法突变，所以，两端电压极性将在一瞬间反转，铁芯则会释放之前集聚的能量，进而导致二极管发生正偏，然后导通。此时，电感和输出电容中原本存储的能量就会被传递给负载。在这一过程中，低通滤波器可以发挥滤除切换电路中产生的高压脉冲的高频成分的作用。
2.2 BOOST电路工作原理
BOOST即升压式变换电路，改变有源开关、电容器、电感器和无源开关二极管和其他组件。输出电容充电到额定输出电压，通过有源开关作用在电感，电感电流逐渐增加，并且形成磁场储存能量。二极管因低电平而反向截止，电容给负载提供能量，输出给电感储能。当有源开关关闭时，电感电压极性反转，二极管获得高电平而导通，电感给负载提供能量，同时给电容充电。由于存在电感电压，因此输出与输入存在电压差，输出电压高于输入电压。
2.3反激准谐振电路工作原理
反激谐振电路其实就是隔离的BUCK-BOOST变换器，由相互隔离的BUCK和BOOST电路构成。当开关管处于导通状态时，初级电感会有电流经过，可以存储能量。由于变压器的初级绕组和次级绕组有不同的极性，所以，二极管处于截止状态，无法传送能量。当开关管处于截止状态时，次级绕组极性会因为磁场消失而变成反向，二极管则将导通，会将能量传输给输出电容，并提供给负载。因此，反激变换器运行就是能量存储和释放的过程，高频变压器是储能电感。这种变换器的轻松运行能够有效提高LED驱动电源的效率。
2.4 LLC工作原理
作为一种新型的转换器器，，LLC是一种二次电路可用于分布式电源谐振转换器。在电路设计时，为满足LED驱动电源的高效率，选用场效应晶体管作为开关，使场效应晶体管作用在正弦电压或电流的情况下，在正弦波的过零点瞬间进行开关，减少电路损耗，提高电源效率。从功能组成来看，LLC转换器控制是全桥变换器或半桥变换器与负载谐振回路组成。谐振电路的作用下，形成正弦电压或电流，通过开通或者关闭的开关作用，开关与电压或者电流过零点同步实施。可在谐振电路中加入变压器，变压器作为并联电感的作用，最终达到隔离效果。
3 LED驱动电源的设计
3.1拓扑结构电路
Led驱动电源电路结构基本可以分为隔离和非隔离两种类型。追求电源效率更高，拓扑电路是最优的选择。拓扑电路采用的是非隔离方式，由半桥开关电路和LC回路组成，电源损耗低，电源效率可达92%以上。LED驱动电源基于高功率因数恒流输出的要求，主要采取双级开关电源设计，前级是功率因数校正设计，后级是恒流设计。前级一方面进行功率因数校正，提高PF值，另一方面进行升压处理，一确保稳定的高压输出。后级恒流设计，主要是由半桥开关电路和LC振荡电路的简单循环，，输出端使用半波整流电路来避免高频交流电（ac）的上下浮动突然，，最终达到恒流输出，提高发光二极管的工作寿命。
3.2工作原理
拓扑电路的半桥开关电路和LC回路里，其中半桥开关电路由两个开关管和功率因数校正IC组成，通过IC调整占空比，改变信號交替波形，将直流高压斩波成接近方波的交流电压。在LC回路里，作用就是将半桥开光电路获得的交流电压通过整流，形成LED驱动所需要的电路波形。
3.3恒流控制
恒流控制，主要是半桥驱动Ic进行编程，改变输出信号频率，采用PFM调制来获得恒定的电流输出。在输出回路中对电流进行采样，并反馈到PFM调制模块里，与基准电压信号进行对比，根据基准电压信号频率与调节信号频率的关系，改变通过调节Ic的输出信号频率，使频率与电流达到动态平衡，最终达到所需要的恒定电流输出，满足LED驱动的要求。
3.4自动光衰补偿功能设计
在LED中，p型和n型半导体半导体替换的存在区域，该地区的极端简单的温度增加，当LED照明系统工作时间太长，会导致光减弱，影响照明效果。因此在设计电路时，采取一定的方式提高恒定电流的功率输出，增加LED的输出功率，保持光通量不变，从而达到光衰补偿的功能设计。
4结束语
综上所述，本文根据LED驱动的特性，分析LED工作特性和驱动电源工作原理，探讨拓扑结构电路设计在LED电源上的应用，满足高效率、高功率因数、恒流输出，自动光衰补偿功能设计等要求，为LED驱动电源和控制技术的发展可以提供一个设计参考。