在直流照明系统LED驱动的新方法

电路设计计算

在TON期间(假设为非连续工作模式)，电源的输入功率等于VIN×IPEAK/2，因而电源的平均输入电流等于该电流乘以TON相对于整个周期时间的比值。



从上式可看出平均电源电流是如何在较低电压下随着TON相对于固定的1.7μs的增加增大。这是符合功率原理的，因为当电源电压较低时，固定(或近似固定)的LED功率需要更多电源电流才能获得相同功率。



表1：12V系统的材料清单。

储存在电感中的能量等于从电感转移到LED的能量(假设为非连续工作模式)，为：EQ1

因此，当输入电压与输出电压的差别变得更大时，从电感转移到LED的能量比LED直接从电源获取的能量要更多些。如果能计算出使电流正好在1.7μs时达到零的电感值L1及峰值电流IPEAK，则LED的功率将不会太依赖于电源电压，因为此时LED中的平均电流总是近似为IPEAK/2。

随着电源电压的增加，达到IPEAK所需的TON将减小，但LED的功率基本恒定，且在TON期间只吸取从零至IPEAK的电源电流。电源电压越高，TON占整个周期的比例越小，所以较高电源电压时的平均电源电流亦较小，这样保持了功率(和效率)的恒定。

肖特基二极管正向压降会使效率降低。例如，假设LED的VF为6V，肖特基二极管的VF为0.3V，则从电感转移过来的能量的效率损失为5%，即肖特基二极管正向压降与LED正向压降之比。在TON期间，肖特基二极管不在电流回路中，故不会引入损耗，因此整个效率损失比取决于TON与TOFF之比。对于TON占整个周期的大部分的低电源电压来说，由肖特基二极管引入的损耗并不大。当LED电压较高(多个LED串联)时，肖特基二极管引入的损耗也不大，因为此时肖特基二极管正向压降在整个压降所占的比例将更小。

本文小结

本文的电路设计显示了如何在卤素灯泡替代应用中使用高效率电路驱动LED。尽管LED拥有比卤素灯泡更高的初始成本，但总成本比卤素灯泡低或者相当。在一些很难进行替代或替换费用昂贵的应用中，LED可能是唯一的具有成本效益的解决方案。随着LED照明输出效率逐步提高以及成本降低，使用LED照明的趋势将会更加明显。