多路LED驱动电源技术关键技术解析

LED 灯作为一种新型节能和无污染光源，由于其特有的发光照明特性，在现代照明应用中发挥着革命性的作用。作为LED 照明产业链中最为核心的部件之一，LED 驱动电源的驱动控制技术所存在的可靠性低、成本高等典型问题一直制约着LED 照明的发展。对于多路LED 驱动电源技术的开发与可靠性研究是当前业界的一个重要课题。

国内外通用LED 照明的一个显著特点是，光源通常由数量较大的多颗LED 芯片构成，LED自身的特性决定了LED适合恒流驱动，这一点已得到国内外专家学者的共识。LED驱动方式主要是单路恒压输出(光源内置恒流源)、单路恒流输出、单路恒压源配置多路DC/ DC 恒流输出等方案。

1.1单输出恒流驱动

将LED光源作为单组负载由单输出电源进行驱动是最简单的LED驱动控制方式。构成LED 光源的多颗LED 有多种连接方式。下图1所示的是所有的LED负载串联的连接方式，单输出电源为恒流源特性驱动LED 灯。由于光源串联，因此不存在均流问题，但当LED串联数量较大时，光源电压将增高，过高的光源电压要求灯具整体符合安全标准的绝缘成本增高，灯具散热器和绝缘要求越高，热阻也越大，散热效果变差对LED 灯寿命会产生影响。

作为改进，如下图2所示的LED灯为网格状排列结构，这种结构可避免光源的电压过高，当并联LED数量较大时，单颗灯开路，对整个LED灯的影响较小，但这种单颗LED直接并联的方式，LED的电流均衡性差，造成LED光源可靠性降低;同时其中一个LED 短路，与之并联的LED 都将熄灭。

如下图3 所示的结构，LED串联后再相互并联，在没有LED失效的情况下，该结构均流特性好于图2所示的网格状结构，但如果部分LED发生短路故障时，会造成多串LED 间严重的电流不均衡。

以上分析可见，单输出恒流驱动，应用中有一定的局限性，尤其是LED 光源并联的联接方式对光源的使用寿命和可靠性将产生较大影响。

1.2多输出恒流驱动

如下图4 所示的电路结构，每组LED 负载由独立恒流源特性的驱动控制方式是一种较理想的方案，这一方面解决了多路输出间的电流不均衡问题，另一方面也克服了前述单输出恒流驱动的缺点，但该方案的驱动效率相对较低。

目前较普遍采用的LED 多路驱动方案如下图5所示，在单输出恒压源的输出端口，配置若干级非隔离DC/ DC 变换器，每路LED负载由单独的DC/DC变换器实现恒流驱动控制。该方案存在的缺点是，DC/ DC 变换器电路较为复杂，成本相对偏高，可靠性偏低;每增加一级DC/ DC 变换器，驱动效率相应降低，且易伴生电磁干扰(EMI);不同类型光源的每路LED 负载的电压、电流及功率存在差异，通用DC/ DC 变换器的设计很难标准化，给产业化带来很大不便。

研究认为，LED 在利用电容实现多路恒流驱动的情况下，同时参与电路谐振，改变变换器特性，更容易实现LED 整体的稳定性和可靠性，同时在成本上可以得到大幅度的降低。提出三种新技术方案：

2.1 两级变换实现LED 多路驱动