該降壓-升壓方法的一個缺陷是電流相當高。例如,當輸入和輸出電壓相同時,電感和電源開關(guān)電流則為輸出電流的兩倍。這會對效率和功耗產(chǎn)生負面的影響。在許多情況下,圖3中的“降壓或升壓型”拓撲將緩和這些問題。在該電路中,降壓功率級之后是一個升壓。如果輸入電壓高于輸出電壓,則在升壓級剛好通電時,降壓級會進行電壓調(diào)節(jié)。如果輸入電壓小于輸出電壓,則升壓級會進行調(diào)節(jié)而降壓級則通電。通常要為升壓和降壓操作預留一些重疊,因此從一個模型轉(zhuǎn)到另一模型時就不存在靜帶。
當輸入和輸出電壓幾乎相等時,該電路的好處是開關(guān)和電感器電流也近乎等同于輸出電流。電感紋波電流也趨向于變小。即使該電路中有四個電源開關(guān),通常效率也會得到顯著的提高,在電池應(yīng)用中這一點至關(guān)重要。圖3中還顯示了SEPIC拓撲,此類拓撲要求較少的FET,但需要更多的無源組件。其好處是簡單的接地參考FET驅(qū)動器和控制電路。此外,可將雙電感組合到單一的耦合電感中,從而節(jié)省空間和成本。但是像降壓-升壓拓撲一樣,它具有比“降壓或升壓”和脈動輸出電流更高的開關(guān)電流,這就要求電容器可通過更大的RMS電流。
出于安全考慮,可能規(guī)定在離線電壓和輸出電壓之間使用隔離。在此應(yīng)用中,最具性價比的解決方案是反激式轉(zhuǎn)換器(請參見圖4)。它要求所有隔離拓撲的組件數(shù)最少。變壓器匝比可設(shè)計為降壓、升壓或降壓-升壓輸出電壓,這樣就提供了極大的設(shè)計靈活性。但其缺點是電源變壓器通常為定制組件。此外,在FET以及輸入和輸出電容器中存在很高的組件應(yīng)力。在穩(wěn)定照明應(yīng)用中,可通過使用一個“慢速”反饋控制環(huán)路(可調(diào)節(jié)與輸入電壓同相的LED電流)來實現(xiàn)功率因數(shù)校正(PFC)功能。通過調(diào)節(jié)所需的平均LED電流以及與輸入電壓同相的輸入電流,即可獲得較高的功率因數(shù)。
調(diào)光技術(shù)
需要對LED進行調(diào)光是一件很平常的事。例如,可能需要調(diào)節(jié)顯示屏或調(diào)節(jié)建筑燈的亮度。實現(xiàn)此操作的方式有兩種:即降低LED電流或快速打開LED再關(guān)閉,然后使眼睛最終得到平衡。因為光輸出并非完全與電流呈線性關(guān)系,因此降低電流的方法效率最低。此外,LED色譜通常會在電流低于額定值時發(fā)生改變。請記住:人對亮度的感知成指數(shù)倍增,因此調(diào)光就需要電流出現(xiàn)更大的百分比變動。因為在全電流下,3%的調(diào)節(jié)誤差由于電路容差緣故可在10%的負載下放大成30%甚至更大的誤差,因此這會對電路設(shè)計產(chǎn)生重大的影響。盡管存在響應(yīng)速度問題,但通過脈寬調(diào)制(PWM)來調(diào)節(jié)電流仍更為精確。當照明和顯示時,需要100Hz以上的PWM才能使人眼不會察覺到閃爍。10%的脈沖寬度處于毫秒范圍內(nèi),并且要求電源具有高于10kHz以上的帶寬。
結(jié) 論
如表2所示,在許多應(yīng)用中使用LED正變得日益普遍。它將會采用各種電源拓撲來為這些應(yīng)用提供支持。通常,輸入電壓、輸出電壓和隔離需求將規(guī)定正確的選擇。在輸入電壓與輸出電壓相比總是時高時低時,采用降壓或升壓可能是顯而易見的選擇。但是,當輸入和輸出電壓的關(guān)系并非如此受抑制時,該選擇就變的更加困難,需要權(quán)衡許多因素,其中包括效率、成本和可靠性。
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