多路LED驅動電源分析

LED燈作為一種新型節能和無污染光源，由于其特有的發光照明特性，在現代照明應用中發揮著革命性的作用。作為 LED 照明產業鏈中為核心的部件之一，LED 驅動電源的驅動控制技術所存在的可靠性低、成本高等典型問題一直制約著 LED 照明的發展。對于多路 LED 驅動電源技術的開發與可靠性研究是當前業界的一個重要課題。

1、LED 驅動現狀分析

國內外通用LED 照明的一個顯著特點是，光源通常由數量較大的多顆LED 芯片構成，LED自身的特性決定了LED適合恒流驅動，這一點已得到國內外專家學者的共識。LED驅動方式主要是單路恒壓輸出（光源內置恒流源）、單路恒流輸出、單路恒壓源配置多路DC／ DC 恒流輸出等方案。

1．1單輸出恒流驅動

將LED光源作為單組負載由單輸出電源進行驅動是簡單的LED驅動控制方式。構成LED 光源的多顆LED 有多種連接方式。下圖1所示的是所有的LED負載串聯的連接方式，單輸出電源為恒流源特性驅動LED 燈。由于光源串聯，因此不存在均流問題，但當LED串聯數量較大時，光源電壓將增高，過高的光源電壓要求燈具整體符合安全標準的絕緣成本增高，燈具散熱器和絕緣要求越高，熱阻也越大，散熱效果變差對LED 燈壽命會產生影響。

作為改進，如下圖2所示的LED燈為網格狀排列結構，這種結構可避免光源的電壓過高，當并聯LED數量較大時，單顆燈開路，對整個LED燈的影響較小，但這種單顆LED直接并聯的方式，LED的電流均衡性差，造成LED光源可靠性降低；同時其中一個LED 短路，與之并聯的LED 都將熄滅。

如下圖3 所示的結構，LED串聯后再相互并聯，在沒有LED失效的情況下，該結構均流特性好于圖2所示的網格狀結構，但如果部分LED發生短路故障時，會造成多串LED 間嚴重的電流不均衡。

以上分析可見，單輸出恒流驅動，應用中有一定的局限性，尤其是LED 光源并聯的聯接方式對光源的使用壽命和可靠性將產生較大影響。

1．2多輸出恒流驅動

如下圖4 所示的電路結構，每組LED 負載由獨立恒流源特性的驅動控制方式是一種較理想的方案，這一方面解決了多路輸出間的電流不均衡問題，另一方面也克服了前述單輸出恒流驅動的缺點，但該方案的驅動效率相對較低。

目前較普遍采用的LED 多路驅動方案如下圖5所示，在單輸出恒壓源的輸出端口，配置若干級非隔離DC／ DC 變換器，每路LED負載由單獨的DC／DC變換器實現恒流驅動控制。該方案存在的缺點是，DC／ DC 變換器電路較為復雜，成本相對偏高，可靠性偏低；每增加一級DC／ DC 變換器，驅動效率相應降低，且易伴生電磁干擾（EMI）；不同類型光源的每路LED 負載的電壓、電流及功率存在差異，通用DC／ DC 變換器的設計很難標準化，給產業化帶來很大不便。