智能型LED恒流驱动源

最近人工智能已经传得沸沸扬扬，尤其是机器人更是被吹得神乎其神，好像是马上能够取代人类，甚至将来能够控制和操纵人类，最后的世界变成机器人的世界。其实这类的传闻都是从科幻小说里搬过来的，只能起到哗众取宠的作用。而有些设备，像在流水线里的机器手，还只能完全按照规定的程序工作，并不能自动地跟上环境的变化而改变，只要环境有一点变化，它的工作就会出错，因而不能算成智能设备，更不能称为机器人。真正对我们具有实际意义的，还是从我们的现实工作中尽量采用智能技术来解决实际问题。

智能技术的核心就是自适应。凡是能够根据环境的变化自动调整有关设备的工作，以得到最佳结果的技术就是自适应。采用自适应以后就可以改变传统的技术，从而得到意想不到的结果。

智能型LED恒流源就是一个实例。

1. 经典的线性恒流源

我们知道所有的电源都可以分为恒压电源和恒流电源两种，恒压电源就是输出电压稳定，不随输入电压和负载的变化而变化，而恒流电源则是输出的电流恒定，不随输入电压和负载的变化而变化。LED因为是一种半导体二极管，它的伏安特性具有负温度系数，如果采用恒压电源供电，就会使其电流越来越大而烧毁，所以必须采用恒流电源供电。而其实现方法，也有两种，一种是开关型，另一种是线性型。开关型的优点是效率比较高(90%左右)，缺点是元件数较多，可靠性低，体积大，成本高，而线性恒流源正好相反，元件数很少，可靠性高，体积很小，成本很低，缺点是效率很低，只有85%左右。

2. 线性恒流源的效率

线性恒流源的效率随输入电压的升高而降低。它的典型的效率曲线如图1所示：

在市电电压为220V时，它的效率只有85%。

但是，在输入电压越低的时候，效率就高，那么有没有可能让这种线性恒流源在220V的时候效率也很高呢?

这需要我们来详细地研究线性恒流源的电路构成和性能。

3. 采用普通恒流二极管的线性恒流源

最简单的线性恒流源就是采用普通恒流二极管了，它的的电路如下图所示：

图中的CRD就是恒流二极管，图上采用了几个CRD并联，以得到所需的恒流值，实际上现在有很多不同恒流值的恒流二极管可供选用，所以也不需要采用并联的方法来得到所需的恒流值了。所以只要采用一个恒流值相当的恒流二极管和所有LED相串联就可以实现对LED的恒流供电，可见它的电路是十分简单的!

它的工作原理可以从它的伏安特性中看出：

它可以在Vk一直到POV很大的输入直流电压范围内都保持电流恒定。而Vk的绝对值低于3V，假定整流后的直流电压为300V，恒流值为0.1A，那么总功率为30W，如果LED串的总电压也正好接近300V，而使恒流二极管工作于Vk点，那么它消耗的功率就只有0.3W，其效率为(30-0.3)/30=99%。

但是当输入电压增加的时候，恒流二极管就必须承担起消耗这些多余电压的功能，它的工作点就右移，而功耗就逐渐增大，整体的效率也就逐渐降低，表现为其效率的线性下降。

由此可知，采用恒流二极管的低效率特性是天生的，所有恒流二极管都必须采用带有很大散热片的管壳封装，看上去似乎无法避免的。

这也是一般教科书里就是那么说的。

4. 采用自适应方法来提高线性恒流源的效率

为了提高线性恒流源的效率必须想出完全不同的途径。

因为我们的应用是对LED的供电，LED就是我们的线性恒流源的负载。它的数目就必须满足整流后的电压输出，例如，假定整流后的电压是300V，每颗LED的正向电压为3V，那么就需要100颗LED相串联。当市电电压增加时，整流后的电压也增加，但是LED是由恒流源供电的，所以它的正向电压不会变，所增加的整流后电压就必须由恒流二极管来承担，这样整体效率就必然降低。

那么有没有办法不要让恒流二极管来承担这个整流后电压的升高呢?