采用市电供电的LED驱动器

LED的特点是工作电压低，即使是白光LED的工作电压也不会高于4V，相对于有效值220V的交流市电来说，就需要降压或限流。降压是通过工频变压器或高频逆变器将市电降低到与LED工作电压相匹配的电压等级，限流是通过电路的限流特性使得流过LED的电流达到合适的数值。前者是电压匹配，后者是电流匹配。就LED自身应用特性和有利于LED使用寿命而言，无论是电压匹配还是电流匹配最终均需要对电流进行控制，所不同的是电压匹配是将施加到LED的电压控制在LED工作电压数值上，这需要根据LED工作结温进行调节；电流控制方式则只控制流过LED电流值，无须考虑LED的串联数。

实际应用中经常需要多只LED串联应用，串联LED的总工作电压越接近电源电压,驱动器的运行效率越高，但随之而来的问题就是多只串联是否允许其中一只或数只LED损坏而不至于影响整个电路的工作。

照明用LED需要比较大的功率，在实际应用中会散发很多的热量，如果不能将LED发出的热量散发掉就会导致结温升高最终影响其光效和使用寿命。

与一般低电压直流电供电不同，市电供电不仅电压高，需要进行电压变换，而且还要将交流电整流成直流电，这使得市电供电的LED驱动电路会远比低压直流电LED驱动电路复杂的多，因此LED要步入照明领域就必须降低驱动电路的成本。由于市电供电的LED驱动器不需要隔离，因此采用非隔离变换器可以简化电路。

比较实用的市电供电LED驱动电路可以根据实际需要采用电容器限流、峰值电流型控制或电流时间迟滞型控制方式，也可以采用其他方式，其目的就是让LED可靠地工作，充分发挥其高光效、寿命长的特点。

采用电容镇流技术

利用电容器限制电流可以在很多小功率电路中见到，如电动剃须刀的充电电路、电子电能表的辅助电源等。在市电供电条件下，LED驱动器的最简单实现方法是采用电容器镇流方式，电路如图1所示。其具有非常低的成本。

图1 使用电容镇流的LED驱动器

该电路的原理为利用电容器的容抗限制回路电流值。在实际应用中，即使是多只LED串联，其工作电压相对市电电压而言也是很低的，电容器上的电压是绝大部分，因此可以近似的认为市电电压除以电容器容抗就是电容限流电路的电流。可以用15μF/A为标准来估算所需要的电容量。对于工作电流为20mA的LED驱动电路，仅需要0.3μF的电容。

接下来的问题就是将交流电整流成为直流电，因此图1电路中需要整流滤波电路。为了防止上电时电容器的浪涌电流对LED的冲击，需要在回路中串联电阻加以限制，同时在滤波电容器的选择上应注意其吸收了浪涌电流。

电容镇流的LED驱动电路仅适用于小功率LED照明应用，不适用于数瓦的LED照明，特别不适用于大电流的LED驱动。

峰值电流型控制方式

在没有专用LED市电驱动芯片时，可以利用峰值电流型开关电源控制芯片或开关电源芯片实现LED驱动电路。峰值电流型控制方式可以及时地在电感电流达到设定值时关闭开关管。应用单片开关电源NCP1010构成LED驱动器，电路如图2所示。

图2 典型的应用NCP1010构成LED驱动器

图2电路实际上就是一个带有输出电流控制的开关电源，很显然这个电路成本不会很低。在实际应用中，作为照明的LED电路是没有必要隔离的，因此在LED工作电流与NCP1010相同时可以将图2修改成图3电路。在峰值电流控制方式下的输出电压反馈仅仅是防止输出过压的保护措施，在LED正常工作时是不起作用的。

如果单片开关电源的峰值电流限制值与所驱动的LED工作电流相一致，则电路将是最简单的。如果LED工作电流小于单片开关电源的峰值限制值，则需要在LED上串联电流检测电阻并反馈到单片开关电源的反馈端，电路如图3所示。很显然，这时电路的控制方式不再是峰值电流型而转变为平均电流型，其响应速度降低于峰值电流型。与此同时，反馈端将同时接收输出电流和输出电压反馈。

除了采用NCP1010单片开关电源作为LED驱动器外，还可以用其他型号的单片开关电源芯片实现市电供电的LED驱动电路。 由于LED驱动器没有隔离的要求，用NCP1010构成LED驱动器比用NCP1010构成的开关电源还简单。采用单片开关电源构成LED的优点是电路简单、成本低，如NCP1010的售价为0.38美元。与控制电路加开关管的方案相比，其不仅电路简单，成本也可以接受的。

图3 用NCP1010构成更简单的LED驱动器

如果LED工作电流与NCP1010不同时，可以在图3电路基础上略加修改得到图4电路。

图4 具有简单反馈电路的应用NCP1010的LED驱动电路

时间迟滞控制方式

峰值电流型控制方式在占空比大于0.5，特别是在电流连续时需要进行斜率补偿才能保证不会产生低频“自激”现象，这将使得电路和调节变得复杂。为了避免这类事件的发生，可以采用防止电流时间迟滞控制方式。最简单的办法就是采用IRS2541控制电路，电路如图5所示。

图5 基于IRS2541的LED驱动电路

在交流市电供电条件下，图5电路仅需要在输入端加入一个桥式整流电路即可。

结语

采用最简单的电路实现LED驱动电路是LED与气体放电灯竞争的最基本条件，选择尽可能简单、成本尽可能低的电路结构和控制方式，可以在确保LED驱动电路性能的基础上有效地降低电路成本。