LED驅(qū)動(dòng)的3大調(diào)制方式是什么？

LED驅(qū)動(dòng)電路按供給LED的電源類型分為恒壓驅(qū)動(dòng)和恒流驅(qū)動(dòng)兩種，恒流LED驅(qū)動(dòng)和恒壓LED驅(qū)動(dòng)；恒流開(kāi)關(guān)型LED驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)控制電路采樣流過(guò)LED燈的電流，并輸出控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)功率管的導(dǎo)通與關(guān)斷，以調(diào)整輸出電流為設(shè)定值。調(diào)光控制電路主要有可控硅調(diào)光電路，脈沖寬度調(diào)制（PWM），脈沖頻率調(diào)制（PFM），滑模調(diào)制（sliding mode control），PWM_PFM調(diào)制，PSM調(diào)制等。

PWM調(diào)制方式

脈沖寬度調(diào)制如圖1所示，指在特定頻率下，通過(guò)改變開(kāi)關(guān)功率管在每個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間，也就是通過(guò)調(diào)節(jié)占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。當(dāng)輸出電壓由于工作環(huán)境、噪聲等因數(shù)影響而改變時(shí)，誤差放大器采樣電壓變化，并將信號(hào)輸送給控制電路，由控制電路調(diào)節(jié)控制開(kāi)關(guān)功率管信號(hào)的占空比，從而維持輸出電壓的穩(wěn)定。

圖1.1電壓模式

圖1基于BUCK結(jié)構(gòu)的PWM調(diào)制

PWM調(diào)制方式的優(yōu)點(diǎn)：

（1）PWM調(diào)制方式在重載時(shí)具有很高的效率，且對(duì)負(fù)載的變化具有很好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

（2）輸出紋波電壓小且線性度高。

（3）頻率穩(wěn)定，占空比調(diào)節(jié)不受限制，控制簡(jiǎn)單，且電流控制模式和電壓控制模式都適用。

PWM調(diào)制方式的缺點(diǎn)：

（1）PWM調(diào)制方式在輕載時(shí)效率降低。

（2）恒壓驅(qū)動(dòng)時(shí)瞬態(tài)響應(yīng)慢，而且需要較復(fù)雜的補(bǔ)償電路。

（3）恒流驅(qū)動(dòng)時(shí)需要精確的電流檢測(cè)電路。

PFM調(diào)制方式

脈沖頻率調(diào)制如圖2所示，在開(kāi)關(guān)功率管導(dǎo)通時(shí)間一定的條件下，通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)功率管的關(guān)斷時(shí)間，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的控制。當(dāng)輸出電壓變化時(shí)，誤差放大器采樣反饋信號(hào)，并將與基準(zhǔn)信號(hào)比較以后的輸出信號(hào)送給控制電路，由控制電路分析誤差信號(hào)，并產(chǎn)生一個(gè)脈沖寬度恒定、頻率變化的方波信號(hào)來(lái)控制開(kāi)關(guān)功率管，從而維持輸出電壓的穩(wěn)定。

圖2基于BUCK結(jié)構(gòu)的脈沖頻率調(diào)制

PFM調(diào)制方式的優(yōu)點(diǎn)：

（1）PFM調(diào)制方式在輕載時(shí)具有很高的效率、較好的頻率特性和較高的電壓調(diào)整率。

（2）PFM調(diào)制方式傳輸信噪比比較高，且具有很好的抗干擾能力。

（3）輸出電壓可調(diào)范圍大，功耗低。

PFM調(diào)制方式的缺點(diǎn)：

（1）PFM調(diào)制方式在重載時(shí)效率會(huì)降低。

（2）輸出紋波的頻譜分散，沒(méi)有規(guī)律。

（3）負(fù)載調(diào)整的范圍很小，造成濾波的成本很高。

Sliding Mode

調(diào)制模式

Sliding Mode調(diào)制模式即滑模控制，全稱滑模變結(jié)構(gòu)控制，是一種不連續(xù)控制。如圖3所示，滑模控制方式使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)其當(dāng)前狀態(tài)有目的地進(jìn)行變化，迫使系統(tǒng)在響應(yīng)條件下沿所設(shè)計(jì)的軌跡作小幅度、高頻率的上下運(yùn)動(dòng)，即滑模運(yùn)動(dòng)，從而減輕了系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)及負(fù)載跳變的敏感性。

圖3基于BUCK結(jié)構(gòu)的滑模控制

Sliding Mode調(diào)制方式的優(yōu)點(diǎn)：態(tài)響應(yīng)速度快、魯棒性強(qiáng)及穩(wěn)定范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，但存在工作頻率不固定的問(wèn)題

（1）動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快。

（2）魯棒性強(qiáng)

（3）穩(wěn)定范圍廣

Sliding Mode調(diào)制方式的缺點(diǎn)是其工作頻率不固定。

常用的LED驅(qū)動(dòng)電源詳解

一、常見(jiàn)LED驅(qū)動(dòng)電源

LED電源有很多種類，各類電源的質(zhì)量、價(jià)格差異非常大，這也是影響產(chǎn)品質(zhì)量及價(jià)格的重要因素之一。LED驅(qū)動(dòng)電源通常可以分為三大類，一是開(kāi)關(guān)恒流源，二是線性IC電源，三是阻容降壓電源。

1、開(kāi)關(guān)恒流源

采用變壓器將高壓變?yōu)榈蛪海⑦M(jìn)行整流濾波，以便輸出穩(wěn)定的低壓直流電。開(kāi)關(guān)恒流源又分隔離式電源和非隔離式電源，隔離是指輸出高低電壓隔離，安全性非常高，所以對(duì)外殼絕緣性要求不高。非隔離安全性稍差，但成本也相對(duì)低，傳統(tǒng)節(jié)能燈就是采用非隔離電源，采用絕緣塑料外殼防護(hù)。

開(kāi)關(guān)電源的安全性相對(duì)較高（一般是輸出低壓），性能穩(wěn)定，缺點(diǎn)是電路復(fù)雜、價(jià)格較高。開(kāi)關(guān)電源技術(shù)成熟，性能穩(wěn)定，是目前LED照明的主流電源。

2、線性IC電源

采用一個(gè)IC或多個(gè)IC來(lái)分配電壓，電子元器件種類少，功率因數(shù)、電源效率非常高，不需要電解電容，壽命長(zhǎng)，成本低。缺點(diǎn)是輸出高壓非隔離，有頻閃，要求外殼做好防觸電隔離保護(hù)。

市面上宣稱無(wú)（去）電解電容，超長(zhǎng)壽命的，均是采用線性IC電源。IC驅(qū)電源具有高可靠性，高效率低成本優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)理想的LED驅(qū)動(dòng)電源。

3、阻容降壓電源

采用一個(gè)電容通過(guò)其充放電來(lái)提供驅(qū)動(dòng)電流，電路簡(jiǎn)單，成本低，但性能差，穩(wěn)定性差，在電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)極容易燒壞LED，同時(shí)輸出高壓非隔離，要求絕緣防護(hù)外殼。功率因數(shù)低，壽命短，一般只適于經(jīng)濟(jì)型小功率產(chǎn)品（5W以內(nèi)）。

功率高的產(chǎn)品，輸出電流大，電容不能提供大電流，否則容易燒壞。另外，國(guó)家對(duì)高功率燈具的功率因數(shù)有要求，即7W以上的功率因數(shù)要求大于0.7，但是阻容降壓電源遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到（一般在0.2-0.3之間），所以高功率產(chǎn)品不宜采用阻容降壓電源。市場(chǎng)上，要求不高的低端型的產(chǎn)品，幾乎全部是采用阻容降壓電源，還有一些高功率的便宜的低端產(chǎn)品，也是采用阻容降壓電源。

二、LED開(kāi)關(guān)電源與驅(qū)動(dòng)電源的區(qū)別

概括地說(shuō)，LED驅(qū)動(dòng)也是開(kāi)關(guān)電源的一種，只是它有幾點(diǎn)特殊性，也是這類開(kāi)關(guān)電源的共性，所以習(xí)慣上把它分類稱為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)了。

這幾點(diǎn)特殊性是：

它的電壓輸出是3.2的倍數(shù)，就是說(shuō)電壓輸出的形式為3.2V、6.4V、9.6V、12.8V，但最多一般不超過(guò)25.6V。因?yàn)槌^(guò)這個(gè)數(shù)后，在開(kāi)啟LED的時(shí)候，會(huì)因產(chǎn)品的一致性不好而發(fā)生瞬間燒毀最后導(dǎo)通的那只LED的可能性。而且這個(gè)電壓也不是恒定的，是隨負(fù)載的變化而變化，以達(dá)到恒流的目的。

它的輸出電流是恒定的，理想的電路是無(wú)論LED的特性曲線怎么變化，驅(qū)動(dòng)電源的電流保持不變。但限于元件精度，還是會(huì)有少量的變化的，而這個(gè)變化也是判斷驅(qū)動(dòng)電路是否優(yōu)秀的重要參數(shù)，LED的導(dǎo)通與電壓的函數(shù)是一個(gè)非線性的“三段”關(guān)系，所以保持恒流非常重要。

它的啟動(dòng)是軟啟動(dòng)。由于LED的一致性非常差，并且在導(dǎo)通時(shí)內(nèi)部PN結(jié)的活性發(fā)生瞬間變化，所以LED的驅(qū)動(dòng)一般設(shè)計(jì)為軟啟動(dòng)，來(lái)避開(kāi)這個(gè)缺陷。

它的電路要求最簡(jiǎn)單，因?yàn)楹芏鄷r(shí)候，要求電路裝在一個(gè)很小的空間里，以配合LED照明的方便性，所以電路應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)單，這樣也能節(jié)約成本、減少能耗。

它一般不要求隔離，因?yàn)楹芏喈a(chǎn)品是類似于普通照明燈一樣的結(jié)構(gòu)，安全方面可與照明燈相仿就是。但這第一條是一個(gè)“選讀項(xiàng)”，大家在了解的時(shí)候不要有誤解，因?yàn)橛械尿?qū)動(dòng)還是需要隔離的，這個(gè)特點(diǎn)只適用于我們目前流行的電路，而不一定適合以后的電路發(fā)展需要。

綜上所述，可以認(rèn)為：軟啟動(dòng)、恒流、階躍電壓、電路簡(jiǎn)單是它的特點(diǎn)。

這里再指出一點(diǎn)：

很多人片面的強(qiáng)調(diào)恒流，但卻閉口不提電壓，是不對(duì)的。因?yàn)楹懔鞯母拍钆c電壓無(wú)關(guān)，比如一個(gè)電源，如果僅僅是30V輸出的恒流，那么當(dāng)你開(kāi)路的時(shí)候，它的電壓就是30V了；這時(shí)你如果接上LED，那么這個(gè)直接用PN結(jié)工作的元件，會(huì)在最精確電路的反應(yīng)之前燒掉的。

因?yàn)槿魏坞娐范夹枰蟹磻?yīng)時(shí)間，而電路里的工作器件就是半導(dǎo)體。PN結(jié)在電源給出取樣信號(hào)后才能反應(yīng)過(guò)來(lái)，而LED的PN結(jié)直接就開(kāi)始工作了，所以它的“反應(yīng)”比電路中“眾多的PN結(jié)配合”來(lái)得快，提前燒掉！當(dāng)然也有特殊場(chǎng)合下用這種驅(qū)動(dòng)的，但這種LED的驅(qū)動(dòng)不允許輸出端開(kāi)路的。準(zhǔn)確的說(shuō)是“不允許輸出端開(kāi)路后再接上LED”。