【锦上添花】：合理的驱动器设计可优化LED照明（二）

　　上接《【锦上添花】：合理的驱动器设计可优化LED照明》

         单级驱动器

　　LED驱动器的LinkSwitch-PH系列在一个单片IC上集成了一个额定功率为725V的MOSFET和一个连续导通模式、初级端脉冲宽度调制(PWM)控制器。该控制器可在单级内同时实现有源功率因数校正(PFC)和恒定电流输出。LinkSwitch-PH系列所采用的初级端控制技术可提供高度精确的恒定电流控制，省去了光耦合器的需要且支持隔离回扫电源供应（实现次要控制电路）中常用的电路系统，同时该控制器的PFC部分还省去了电解大电容器的需要。

　　LinkSwitch-PH系列可设置为调光或非调光模式。对于三端双向可控硅相式调光应用，基准脚上连接了一个编程电阻器(R4)，电压监测脚上连接了一个4MΩ电阻器(R2+R3)以提供输入电压和输出电流之间的线性关系，从而最大程度扩大调光范围。

　　连续导通模式具备两项重要的优势：传导损耗低（因此功效更高）和EMI信号低，后者可确保小型输入EMI滤波器满足EMI标准要求。LinkSwitch-PH内用于切换频率的高压功率MOSFET中的内置抖动功能进一步降低了滤波要求。而更小型的输入EMI滤波器降低了对驱动电路的反应阻抗，从而大大缓解了输入电路振铃效应。

　　且由于LinkSwitch-PH采用其内部基准电源，稳定性得到了进一步增强。对于可调光应用，增加了有源阻尼器和分压电路可确保极宽调光范围内稳定、无闪烁的操作。恒流控制提供±25%的电压摆幅，省去了控制LED正向电压降的需要。此外，±5%的变量可确保一致的LED亮度。

　　14WLED设计实现了兼容标准的前沿三端双向可控硅调光器、极宽的调光范围(1000：1，500mA：0.5mA)、高功效(>85%)以及高功率因数(>0.9)目标。这表明，与LED灯三端双向可控硅调光相关的问题是可以克服的，它甚至简化了可调LED灯驱动器的设计流程。

　　可见闪烁

　　闪烁问题不单纯是由调光器引起的，事实上任何类型的光源均会产生可见闪烁。与传统荧光灯和HID灯相比，设计合理的LED灯和照明器可有效改善这一现象。

　　无故闪烁的灯光会给人带来不适感，长期暴露其中可能会引起头痛、眩晕、心神不安以及视力下降等。研究表明，可见闪烁（通常发生在3-70Hz范围）比不可见闪烁对人体的不利影响更大。对于办公室、学校和医院等人们长期停留的照明应用，必须确保所有光源无可见闪烁。

　　与频率一样，调制深度也是影响闪烁感知水平的另一因素。调制深度的计算方式是(Lmax–Lmin)/(Lmax+Lmin)，其中L为亮度。因此调制深度越低，闪烁越少。研究表明，100Hz条件下荧光灯可引发头痛的调制深度约为35%。

　　金属卤化物灯等传统光源在其整个使用寿命周期内均有可能出现闪烁，与此不同的是，利用自身电流驱动的LED灯就不会闪烁。但是，LED驱动器特性或电源供应也有可能引发闪烁问题。例如，具备驱动器功能的开关电源(SMPS)输出中可能包含低频谐波电流和高频噪音/纹波。大纹波和不一致的纹波电流会使灯具闪烁。

　　反馈与闪烁

　　对于SMPS中的单级有源功率因数校正拓扑而言，要保持较低的谐波失真，功率反馈回路的响应速度必须很慢，但这也会导致灯光闪烁。因此需要使用负反馈电路来消除这些信号。SMPS的稳定性取决于负反馈电路设计的闭合回路增益和相位裕度。

　　通过光耦与功率因数校正电路的运算放大器反馈构成合适的额负反馈电路，以控制MOSFET持续导通时间。若负载电流增加，MOSFET接通持续时间将适当调整以在整个操作周期提供一致的输出电压。如前所述，降低调制深度和提高调制频率可最小化闪烁问题对人体的影响。

　　在今天的照明市场，由于舒适度和上述操作原因，消除可见闪烁的压力要比不可见闪烁高很多。因此，设计合理、闪烁问题最少化的LED灯具可取代荧光灯，为用户提供更高品质的照明体验。

　　包含磁性镇流器的荧光灯管使用两倍的供应频率（通常为100Hz或120Hz），但随着使用时间变长，电流两端出现的闪烁可能不均等，从而导致灯光出现可见闪烁。

　　AvagoTechnologies全球产品营销经理KeeYeanNg认为，对于目前市面上设计合理的灯具而言，闪烁根本算不上大问题。据悉，该公司众多销售LED灯具的客户均未曾收到过有关闪烁问题的报告。

　　电源供应是关键点

　　归根结底，电源或驱动器才是许多LED设备问题的潜在根源，虽然LED的选择也同样重要。事实上，Cree公司销售开发经理DavidCox认为，闪烁和输出变化问题与LED本身的设计并无太大关系，问题可能出在电流质量上。“问题根源在于电流质量、电源供应以及我们如何将能量转换到LED上”。X-Lamp系列是Cree完整的白色/彩色LED产品组合，提供成熟的白点稳定性、高达50，000小时的L70使用寿命以及电气隔离的热路径，可以很好地例证出色照明级LED所应具备的性能，即不仅仅是更高的功率输出而已。

　　此系列产品经过特殊设计，可为室外照明、移动和个人照明、室内射灯、展示照明、建筑、交通甚至急救车照明等应用提供一致的输出。此外，对于要求苛刻的用户，X-Lamp还可以提供无闪烁的性能体验。

　　照明器开发商需要使用专为照明应用设计的照明级或更高功率LED，假若选择得当，闪烁问题将不再与LED本身设计有关，而仅与电源和控制方法相关。