Struktura topologii zasilacza sterownika LED
W zastosowaniach oświetleniowych LED wykorzystujących zasilacze AC-DC moduł konstrukcyjny konwersji mocy obejmuje elementy dyskretne, takie jak diody, tranzystory przełączające (FET), cewki indukcyjne, kondensatory i rezystory do wykonywania odpowiednich funkcji, natomiast regulatory modulacji szerokości impulsu (pWM) służą do kontrolowania konwersji mocy. Izolowana konwersja mocy AC-DC za pomocą transformatorów zwykle dodawanych do obwodu obejmuje struktury topologiczne, takie jak flyback, forward i półmostek, jak pokazano na rysunku 1. Topologia flyback jest standardowym wyborem w zastosowaniach o średniej i małej mocy z mocą mniejszą niż 30 W, natomiast konstrukcja półmostkowa jest najbardziej odpowiednia do zapewnienia wyższej efektywności energetycznej/gęstości mocy. Jeśli chodzi o transformator w strukturze izolacyjnej, jego wielkość jest powiązana z częstotliwością przełączania, a większość sterowników LED typu izolacyjnego wykorzystuje w zasadzie transformatory „elektroniczne”.
W zastosowaniach oświetleniowych LED wykorzystujących zasilacze DC-DC metody sterowania diodami LED, które można zastosować, obejmują typ rezystancji, liniowy regulator napięcia i przełączający regulator napięcia. Podstawowy schemat zastosowań pokazano na rysunku 2. W trybie sterowania rezystancyjnego prąd przewodzenia diody LED może być kontrolowany poprzez regulację rezystancji wykrywania prądu szeregowo z diodą LED. Ten tryb napędu jest łatwy do zaprojektowania, tani i nie stwarza problemów ze kompatybilnością elektromagnetyczną (EMC). Wadą jest to, że zależy od napięcia, wymaga ekranowania diod LED i ma niską efektywność energetyczną. Liniowe regulatory napięcia są również łatwe w projektowaniu i nie powodują problemów EMC. Obsługują również stabilizację prądu i zabezpieczenie nadprądowe (składanie) oraz zapewniają zewnętrzne punkty nastawy prądu. Jednak ich wady obejmują rozpraszanie mocy i potrzebę, aby napięcie wejściowe było zawsze wyższe niż napięcie przewodzenia, przy niskiej efektywności energetycznej. Regulator przełącznika w sposób ciągły steruje otwieraniem i zamykaniem przełącznika (FET) poprzez moduł sterujący pWM, kontrolując w ten sposób przepływ prądu.
Przełączające regulatory napięcia charakteryzują się wyższą efektywnością energetyczną, są niezależne od napięcia i mogą kontrolować jasność. Jednak ich wady obejmują stosunkowo wysoki koszt, większą złożoność i problemy z zakłóceniami elektromagnetycznymi (EMI). Typowe struktury topologiczne regulatorów przełączających LEDDC-DC obejmują przetwornice buck, boost, buck boost lub przetworniki z cewką pierwotną z pojedynczym zakończeniem (SEpIC). Gdy minimalne napięcie wejściowe we wszystkich warunkach pracy jest większe niż maksymalne napięcie ciągu diod LED, przyjmuje się strukturę obniżającą, na przykład wykorzystującą napięcie 24 V prądu stałego do zasilania 6 diod LED połączonych szeregowo; I odwrotnie, gdy maksymalne napięcie wejściowe jest mniejsze niż minimalne napięcie wyjściowe we wszystkich warunkach pracy, stosowana jest struktura wzmacniająca, na przykład wykorzystanie 12 V prądu stałego do zasilania 6 diod LED połączonych szeregowo; W przypadku nakładania się zakresu napięcia wejściowego i napięcia wyjściowego można zastosować wzmocnienie obniżające lub strukturę SEpIC, na przykład napięcie 12 V prądu stałego lub 12 V prądu przemiennego do zasilania czterech połączonych szeregowo diod LED. Jednak ta struktura ma najmniej idealny koszt i efektywność energetyczną.
W ostatnich latach poczyniono pewne postępy w zakresie wykorzystania prądu przemiennego do bezpośredniego zasilania diod LED. W tej strukturze ciągi diod LED są ułożone w przeciwnych kierunkach, pracując w pół cyklu, a dioda LED przewodzi tylko wtedy, gdy napięcie w sieci jest większe niż napięcie przewodzenia. Struktura ta ma swoje zalety, takie jak uniknięcie strat mocy spowodowanych konwersją AC-DC. Jednak w tej konstrukcji diody LED przełączają się przy niskich częstotliwościach, dlatego ludzkie oko może zauważyć zjawisko migotania. Ponadto w tym projekcie należy dodać środki zabezpieczające diody LED, aby chronić je przed wpływem przepięć liniowych lub stanów nieustalonych.
