ساختار توپولوژی منبع تغذیه درایور LED
در کاربردهای روشنایی LED با استفاده از منبع تغذیه AC-DC، ماژول ساخت و ساز تبدیل توان شامل اجزای مجزا مانند دیودها، ترانزیستورهای سوئیچینگ (FET)، سلف ها، خازن ها و مقاومت ها برای انجام عملکردهای مربوطه می شود، در حالی که تنظیم کننده های مدولاسیون عرض پالس (pWM) برای کنترل تبدیل توان استفاده می شود. تبدیل توان AC-DC ایزوله با ترانسفورماتورهایی که معمولاً به مدار اضافه می شوند شامل ساختارهای توپولوژی مانند فلای بک، رو به جلو و نیم پل است، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. توپولوژی فلای بک انتخاب استاندارد برای کاربردهای توان متوسط به پایین با توان کمتر از 30 وات، در حالی که ساختار نیم پل برای ارائه بازده انرژی / چگالی انرژی بالاتر مناسب است. در مورد ترانسفورماتور در ساختار ایزوله، اندازه آن به فرکانس سوئیچینگ مربوط می شود و اکثر درایورهای LED نوع ایزوله اساساً از ترانسفورماتورهای "الکترونیکی" استفاده می کنند.
در کاربردهای روشنایی LED با استفاده از منبع تغذیه DC-DC، روش های رانندگی LED قابل استفاده شامل نوع مقاومت، تنظیم کننده ولتاژ خطی و تنظیم کننده ولتاژ سوئیچ است. نمودار کاربرد اصلی در شکل 2 نشان داده شده است. در حالت درایو نوع مقاومت، جریان رو به جلو LED را می توان با تنظیم مقاومت تشخیص جریان به صورت سری با LED کنترل کرد. این حالت درایو طراحی آسان، کم هزینه است و مشکل سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) ندارد. نقطه ضعف آن این است که به ولتاژ بستگی دارد، نیاز به صفحه نمایش LED دارد و بازده انرژی پایینی دارد. تنظیم کننده های ولتاژ خطی نیز به راحتی طراحی می شوند و هیچ مشکلی در EMC ندارند. آنها همچنین از تثبیت جریان و حفاظت از جریان اضافه (تاشو) پشتیبانی می کنند و نقاط تنظیم جریان خارجی را فراهم می کنند. با این حال، کاستی های آنها عبارتند از اتلاف توان و نیاز به ولتاژ ورودی همیشه بالاتر از ولتاژ پیشرو، با بازده انرژی پایین. رگولاتور سوئیچ به طور مداوم باز و بسته شدن سوئیچ (FET) را از طریق ماژول کنترل pWM کنترل می کند و در نتیجه جریان جریان را کنترل می کند.
تنظیم کننده های ولتاژ سوئیچینگ بازده انرژی بالاتری دارند، مستقل از ولتاژ هستند و می توانند روشنایی را کنترل کنند. با این حال، کاستیهای آنها شامل هزینه نسبتاً بالا، پیچیدگی بالاتر و مسائل تداخل الکترومغناطیسی (EMI) است. ساختارهای توپولوژی متداول رگولاتورهای سوئیچینگ LEDDC-DC شامل مبدلهای باک، بوست، باک بوست یا مبدلهای القاگر اولیه تک انتها (SEpIC) است. هنگامی که حداقل ولتاژ ورودی تحت همه شرایط کاری از حداکثر ولتاژ رشته LED بیشتر باشد، ساختاری به سمت پایین اتخاذ می شود، مانند استفاده از 24Vdc برای راه اندازی 6 LED های متصل به سری. در مقابل، زمانی که حداکثر ولتاژ ورودی کمتر از حداقل ولتاژ خروجی در تمام شرایط کاری باشد، ساختار تقویتی اتخاذ می شود، مانند استفاده از 12Vdc برای درایو 6 LED های متصل سری. هنگامی که بین محدوده ولتاژ ورودی و ولتاژ خروجی همپوشانی وجود دارد، می توان از تقویت کننده یا ساختار SEpIC استفاده کرد، مانند استفاده از 12Vdc یا 12Vac برای راه اندازی چهار LED متصل به سری. با این حال، این ساختار دارای کمترین هزینه ایده آل و بهره وری انرژی است.
استفاده از برق متناوب برای هدایت مستقیم LED نیز در سال های اخیر پیشرفت هایی داشته است. در این ساختار، رشته های LED در جهات مخالف قرار گرفته اند و در نیم سیکل کار می کنند و LED فقط زمانی هدایت می شود که ولتاژ خط از ولتاژ جلو بیشتر باشد. این ساختار مزایای خود را دارد، مانند جلوگیری از اتلاف برق ناشی از تبدیل AC-DC. با این حال، در این ساختار، LED در فرکانس های پایین سوئیچ می کند، بنابراین چشم انسان ممکن است متوجه پدیده های سوسو زدن شود. علاوه بر این، باید اقدامات حفاظتی LED در این طرح اضافه شود تا از ضربههای نوسانات خطی یا گذرا محافظت شود.
