简易驱动器给力 高功率LED照明成本效益大增

图1 简易型降压稳压器

而图2则显示利用降压稳压器进行电流调节的高功率多重灯串照明应用子系统区块。当AC电源输入经过整流后，便供给到功率因子修正(PFC)升压电路，其中PFC会产生400伏特的高压，而向下游隔离DC-DC转换器提供输入电源。然后，该转换器输出会用来产生低压总线(一般为12伏特或24伏特)，而向经过降压调节的LED灯串供电。

图2 使用降压稳压器的一般高功率LED照明系统

这种方法拥有较高的效率，是以最小LED灯串数构成LED照明的理想选择。不过，对于具有四个以上灯串的高功率应用而言，组件数量及成本都会增加。对于电子组件厂商及供应链而言，产品销售量虽随之增加；然而，对于照明设备厂商及其用户来说，如此高的成本不利于产品受到广泛使用，因为固态照明的稳定发展须仰仗低成本的驱动电路，才能让市场成形并稳定成长。

　　兼具低成本/高效率　电气绝缘设计方案亮眼

　　图3显示串联输入多重并联LED简易(Simple)驱动器，这是一种极具成本效益的多重LED灯串驱动方法。除了PFC之外，这也是一种两段式方法，其中包括反向稳定电流降压稳压器及下游DC-DC变压器电路。该方法的效率相当高，且具有优异的灯串电流调节功能，最重要的是，这是一个低成本的方法。

图3 简易型驱动多变压器

此外，针对各个灯串加装的单一被动硅控制整流器(SCR)消弧电路，这个方法也能够达到备援效用。如果一个LED或灯串开启，则光线输出不会高于其他灯串。

　　在深入研究其中的运作之前，必须先讨论对于使用简易驱动多变压器方法时出现的问题。首先要注意这是电气绝缘设计，其中可设计二次侧输出电压维持在SELV位准以下，便不须让照明设备与电源结合与互连，以获得安全机构的许可。原因与本文讨论的所有脱机解决方案一样，电源仍然须要安全许可，但是灯具并不需要，便省去一道流程。

　　此外，将输出维持在这些位准以下，亦可增加本身的弹性，使各种灯具都能满足其他许多照明应用的需求。

　　另从散热管理的角度来看，这种绝缘设计较为理想，因为其中没有对LED近接或接触金属附件的任何限制。更显著的特点是，这种绝缘设计不需输出端的回授，故不必使用光电或其他安全额定的绝缘回授装置，所以，本文也会探讨二次侧的简易性，因为二次侧只有少数的被动组件，且没有任何偏压电源、主动组件或操控装置。

　　总结来说，在运作方面，简易驱动器拥有1%以上的绝佳灯串电流匹配，而且具有高效率的谐振运作，能够随着灯串数增加而达到更高的成本效益。

PFC电路输出降低切换损耗

　　接着探讨PFC电路的输出，其为反向降压电路的输入模式，可经过配置而产生稳定电流输出，而系统封闭回路便位于这种电流附近，因此，所产生的电流输出会向下游供给到DC-DC变压器电路，而该电路包含一个半桥式控制器、两个MOSFET、电容C1与电容C2，以及多个变压器。

然后，该电流还会流经半桥式MOSFET开关，到达串联变压器的一次侧，其中，电容C1与C2将发挥许多功能，不仅可用于为半桥式建立分压器，同时是谐振电路的组成组件，并且是DC阻隔电容，有助于避免变压器饱和。而谐振运作允许MOSFET开关以零电压切换(ZVS)进行切换，这可降低切换损耗，并且强制输出二极管达到零电流切换(ZCS)，以发挥最大的效率。

必须注意的是，现已转换为AC电流的DC电流会通过所有串联变压器的一次侧前后谐振。可串联的变压器一次侧数目相当有弹性，因为可选择绕组匝数比来支持许多变压器或LED灯串。不过，计算匝数比须考虑灯串数，这是由于其中规定变压器数目及各个灯串的正向电压。

　　发挥功率转换效益　PFC设计考虑不可或缺

若要发挥功率转换的最高效率，必须尽可能处理最少的功率，如此一来，也须尽可能接近输入电压进行运作才能达成。由于大多数高功率照明应用都支持主动PFC的使用，因此，为简单起见，可将它视为功能区块，并且将一些典型值输出代表其中的输出。

由于大多数主动PFC电路都能发挥升压转换器的作用，因此PFC输出电压的设定必须高于最高AC线路电压的峰值。在85～265VAC的一般输入范围中，大约是375伏特。增加容限及容差的一些动态范围之后，400伏特便成为典型的设定值。

此外，为确保下游降压拥有PFC输出变化的较多动态范围，就须增加较多的容限，以适应约40伏特的涟波，这使得反向降压输入运作点下限为大约360伏特。再加上为确保降压输出具有一定的最大压降，以便运作正常，也须要提供一定的动态范围，并将输出范围限定在280伏特。

计算降压/变压器匝数比　稳定电流值呼之欲出　

了解各个范围限度之后，下一个步骤是要了解如何透过降压及变压器匝数比