LED驱动两种方案：线性驱动和开关型驱动

LED驱动器(LED Driver)，是指驱动LED发光或LED模块组件正常工作的电源调整电子器件。由于LED PN结的导通特性决定，它能适应的电源电压和电流变动范围十分狭窄，稍许偏离就可能无法点亮LED或者发光效率严重降低，或者缩短使用寿命甚至烧毁芯片。现行的工频电源和常见的电池电源均不适合直接供给LED，LED驱动器就是这种可以驱使LED在最佳电压或电流状态下工作的电子组件。

开关型驱动可以获得良好的电流控制精度和较高的总体效率，应用方式主要分为降压式和升压式两大类。降压式开关驱动是针对电源电压高于LED的端电压或者是多个LED采用并联驱动情况下的应用。升压式开关驱动是针对电源电压低于LED的端电压或者是多个LED采用串联驱动情况下的应用。

一般认为，隔离型驱动安全但效率较低，非隔离型驱动效率较高，应按实际使用的要求来选。　　目前设计一般的基本LED驱动器照明应用相对较简单,但是如果还需要其它功能如相位控制调光和功率因子校正(PFC)，设计就变得复杂。无功率因子校正功能的非调光LED驱动器通常包含一个离线式开关电源，用于恒定电流下调节输出。

LED驱动器的后端架构包含一个具有短路保护功能的电流调节电路。可以利用线性调节电路达到这一目的，然而这种方法本身效率低下,因此适用低输出电流，通常不会应用到多级架构中去。替代方法是使用简单的、具有电流回馈功能的降压稳压器电路，以便限制了输出电流超过期望的LED驱动电流。其抵消了总LED正向电压随温度和器件容差的变化，还限制了出现短路或其它故障条件时的电流，从而能够保护驱动器免遭损坏 。

LED驱动芯片，实际上是个PWM控制芯片，在组成电路正常工作后，通过检测电阻上LED的电流而得到的电压反馈到芯片，控制内部的PWM占空比，以适应LED自身特性变化而引起的电流、电压波动，使LED得到的电流保持恒定。

LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器，通常情况下：LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。而LED驱动电源的输出则大多数为可随LED正向压降值变化而改变电压的恒定电流源。

照明电源和驱动方案：

驱动方案一般来说有两种: 线性驱动和开关型驱动。

线性驱动应用是一种最为简单和最为直接的驱动应用方式。在照明级白光LED应用中，虽然存在着效率低、调节性差等问题,但是由于其电路简单、体积小巧，能满足一些特定的场合应用较多。

前言：

LED是一种能发光的半导体电子元件，这种电子元件早期只能发出低光度的红光，随着技术的不断进步，现在已发展到能发出可见光、红外线及紫外线的程度，光度也有了很大的提高。LED具有效率高、寿命长、不易破损、开关速度高、高可靠性等传统光源不及的优点，已被广泛应用于指示灯、显示器及照明领域。

在线性LED驱动方案中，高PF高效线性LED驱动技术已经日渐成熟，但是随着最新欧盟ERP指令的发布，增加了对频闪的要求(SVM≤0.4，Pst LM≤1.0)，无频闪、高PF、高效率三者之间互相制衡，因此如何使三者兼顾是目前新的研究方向，见图1。

图1

高PF无频闪高效线性LED驱动：

PT4519是一款单段式线性高效率恒功率LED驱动芯片，采用单段式结构，没有EMI的问题。系统外围无需电感或变压器等磁性元件，整个系统结构简单，成本低。图2为PT4519的系统应用电路及内部框图。

图2

一般为了实现去频闪，通常会在高效LED驱动的基础上再增加一个去频闪电路，但是这种去频闪电路会需要一个控制环路，结构比较复杂，同时还带来比较大的损耗。PT4519换了一种做法，不用串联去频闪电路，而是使用一个恒流源(Q2，OP2)作为无频闪的驱动，并联在主电路里，减少了串联应用带来的损耗。

在交流电压的谷底期间，输入电压会低于LED导通电压，因此需要一个储能电容Co来维持LED的输出。在常规的应用中，Co的驱动(Q1，OP1)是一个固定的充电控制，峰值电流外部设定后就已经固定，考虑到高效的实现再加入一个过压降电流的控制，降电流幅度一般也是外部电阻来设定。但是这样会带来一个问题，一旦外部设定好后充电电流就被固定，无法根据输入电压及输出负载的变化做动态调整，只能被动的输入电压高于LED电压后导通，因此会带来两种后果，一是如果充电电流过多会导致Co放电时Q2的输入电压过高，从而Q2损耗增加，效率下降;另一个就是如果充电电流偏少导致Co放电过低，LED输出无法维持恒流，从而出现工频闪烁。

为了解决这个问题，PT4519检测Q2的漏极电压作为Q1的充电控制反馈，增加一个环路补偿电路，使得Q2在各种输入输出条件下都能恒流输出的同时保持一个比较低的输入电压，使得Q2的损耗降为最低，从而提高系统的整体效率。

当Q2漏极电压比较低时，电容Co的放电电压也会比较低，从而在充电时可以增加一些导通角，提高PF。此外Q1同时检测母线电压来控制充电电流，在输入峰值高压时减小充电电流从而减小Q1损耗，提高系统效率。同时可以通过PF脚的外接电阻来调整Q1充电电流减小的幅度，从而使系统的PF和效率得到一个均衡的处理。

由于是线性LED驱动，当输入电压比较低时，由于Q2充电电流能力的限制及导通时间的减小，输出LED的平均电流必然会下降，如果仍要维持LED额定电流输出就必然会出现工频闪烁，为了解决低这个问题，PT4519创造性的改善了环路补偿COMP电压的功能，在输入电压比较低时COMP电压会升高，因此在COMP电压升高到一定程度时以此作为一个控制量来降低基准，从而使LED输出电流下降，使得Q2的充电电流平均值等于LED输出电流，以此来实现低输入电压时LED也能无频闪的输出。

下表是PT4519和竞争对手的一些比较，可以看到使用上述技术后PT4519的性能全面占优。

线性LED驱动相对于开关型LED驱动来说由于没有快速的开关切换，因此EMI的辐射性能特别优异，但是在传导测试中，由于Q1的峰值电流较大，不做处理容易导致150KHz范围段传导超标，因此需要串联一个快恢复二极管D1来抑制及改善，图3是加入D1前后的传导对比。

图3

‌线性LED驱动芯片的原理是通过调节电流来保证LED的稳定亮度和色温。‌ 线性LED驱动芯片能够在低电压范围内以线性的方式调节电流，从而确保LED的稳定亮度。这种调节方式不仅适用于照明领域，如LED灯和显示屏，还广泛应用于汽车行业的车灯和仪表盘等部件中，以提高能效和延长LED寿命。‌12‌线性LED驱动芯片的主要特点包括‌：

‌恒流输出‌：线性LED驱动芯片能够提供恒流输出，保证LED灯具有稳定的亮度和色温。

‌高效率‌：通过简单的线性驱动方式，不需要磁性元件，避免了EMI干扰问题，同时具有高功率因数和超低的谐波失真(THD)。

‌智能温控功能‌：集成智能温控功能，当芯片内部温度过高时，会自动减小输出电流以防止过热损坏。

‌应用领域包括‌：

‌照明领域‌：用于LED灯和其他照明设备，提供恒流输出，确保稳定的亮度和色温。

‌显示屏和广告牌‌：在显示屏和广告牌中，线性LED驱动芯片能够实现亮度的精准控制，满足不同环境下的显示需求。

‌汽车行业‌：用于车灯和仪表盘等部件，提高能效和延长LED寿命。功率转换器电路的类型及功用功率转换器电路有多种类型，每种类型都有其特定的应用场景：斩波器‌：用于直流到直流的转换器，常见于笔记本电脑和手机充电器等电池供电设备中‌1。‌逆变器‌：将直流电转化为交流电，常用于太阳能发电系统‌1。

‌整流器‌：将交流电转化为直流电，常用于电源适配器‌1。功率转换器电路的应用场景功率转换器电路广泛应用于多个领域：‌电源适配器‌：将交流电源转换成所需的直流电压和电流，供给各种电子设备使用‌2。‌电机驱动器‌：通过控制电源电压和频率，实现对电机转速和转向的控制‌2。‌太阳能电池板控制器‌：将太阳能电池板输出的电能转换成所需电压和电流的装置‌2。