多路 LED 驱动电源技术的开发与可靠性研究分析

作为一种新型的节能无公害光源，LED灯具有独特的发光特性，在现代照明应用中起着革命性的作用。作为LED照明产业链中最核心的组件之一，LED驱动电源的驱动控制技术可靠性低，成本高的典型问题一直制约着LED照明的发展。多通道LED驱动电源技术的发展和可靠性研究是当前行业的重要课题。
1. LED驱动器状态分析
国内外通用LED照明的一个显着特征是光源通常由大量的LED芯片组成。 LED的特性决定了LED适合恒流驱动。这是国内外专家学者的共识。 LED的驱动方法主要是单通道恒压输出（光源中内置有恒流源），单通道恒流输出和具有多个DC / DC恒流输出的单通道恒压源。
1.1单输出恒流驱动
通过单个输出电源将LED光源作为一组负载驱动是LED驱动控制的最简单方法。形成LED光源的多个LED可以以各种方式连接。所有LED负载的串联连接。单输出电源是用于驱动LED灯的恒定电流源。由于光源是串联连接的，因此没有电流共享的问题，但是当串联连接的LED数量很大时，光源的电压将增加。光源电压过高要求灯泡达到安全标准，并且绝缘成本增加。灯散热器和绝缘要求越高，热阻越大，散热效果越差，将影响LED灯的寿命。
单输出恒流驱动器在其应用中有一定的局限性，特别是LED光源的并联连接将对光源的使用寿命和可靠性产生更大的影响。

1.2多输出恒流驱动
目前，更常用的LED多通道驱动方案在单个输出恒定电压源的输出端口配备了几级非隔离的DC / DC转换器。每个LED负载均由单独的DC / DC转换器控制，以实现恒定电流驱动控制。该方案的缺点是DC / DC转换器电路较复杂，成本较高，可靠性较低。每增加一个DC / DC转换器，驱动效率就会相应降低，并且容易产生电磁干扰（EMI）。不同类型的光源的每个LED负载的电压，电流和功率都不同。通用DC / DC转换器的设计难以标准化，这给工业化带来了极大的不便。
3.关键技术创新
从LED照明的可靠性和成本的角度来看，具有多个驱动器的模块化LED灯将成为未来LED照明的趋势。目前，国内外研究机构和制造企业都在开展多通道LED驱动电源技术的开发，主要是在对新型正反激式组合变换器LED驱动电源的研究基础上，采用电压型变频控制，三级转换器电路工作在临界模式。该技术可以提高驱动电源的可靠性，但是电路复杂且成本高。该研究项目关键技术的主要创新是：
（1）突破传统的三电平转换来实现LED的多通道驱动的思想，而采用二级转换来实现LED的多通道驱动。使用谐振电容器来参与主电路的谐振转换特性，可以提高转换器的动态响应速度，减少在诸如转换器启动之类的动态条件下对LED负载的冲击电流，并提高驱动器的可靠性。同时，利用谐振电容器来平衡多路输出的负载电流，实现多路输出之间的高精度均流特性，具有成本低，体积小，效率高的特点。 。
（2）提出了一种新型的单开关正反激多输出电路。主电路一次侧只有一个开关管，可以实现变压器二次侧多路输出的均流控制，进一步降低了电路成本；由于主变压器实现双向利用，减小了变压器的体积，提高了效率；次级侧的均流电容不仅实现了多路输出的均流控制，还形成了具有均流电感的谐振电路，从而实现了次级整流二极管的零电流开关状态，减小了输出电流。二极管反应。恢复损耗，减少电磁干扰，进一步提高效率。
（3）提出PFC电路的备用方案。先前的PFC电路已经制成了PFC备用电路，有效地解决了现有技术中PFC电路发生故障时后续电路不能正常工作的问题，保证了后续负载的工作性能不会受到故障的影响PFC电路的特性，进一步确保了驱动系统的可靠性。在研究和设计过程中，必须存在此类问题，这要求我们的科研工作者不断总结设计过程中的经验，以促进产品的不断创新。