1.2.2 降壓式拓撲

　　[2] 降壓式拓撲是最高效的拓撲結構之一。其基本原理如圖5所示。

[圖] 降壓式拓撲結構原理

　　當開關接通時，電流流過LED線圈并發光。為了控制電流值，一個傳感器電阻與地串聯。通過檢測該電阻上的電壓，當其達到過流保護(OCP)值時，開關會斷開。線圈中存儲的能量則通過續流二極管和LED釋放。

　　這種拓撲有兩大優點：

　　[1].首先是效率非常高，特別是低功率應用時(小于10W)。使用這種拓撲的LED普通照明燈通常宣稱其效率高于90%。

　　[2].第二個優點是外形尺寸。總體外形尺寸對于燈具改良市場非常重要，因為最終的產品外形必須與傳統白熾燈或鹵素燈產品相近。降壓式拓撲不使用變壓器或光耦器件，因此線圈相對較小，特別在開關頻率相對較高時尤其如此。

　　這種拓撲也有兩個主要缺點

　　[1].這種拓撲的主要缺點是不提供任何電氣隔離。考慮到散熱因素，LED通常安裝在金屬散熱器上。這樣，出于安全原因，會強制要求電氣隔離。

　　[2].第二個缺點是LED與線圈串聯。這樣就需要在二極管的總正向電壓與轉換器的最大損耗之間進行權衡。如果輸入和輸出之間壓差過大，就會降低效率。

　　1.2.3 反激拓撲

　　反激式拓撲結構中，線圈由變壓器代替，LED連接到變壓器的次級端，如圖6所示。

[圖]. 反激式拓撲原理圖

　　當開關接通時，電流流過變壓器，而變壓器次級端上的二極管處于阻斷狀態。當開關斷開時，次級端二極管開始導通，電流流過二極管并發光。

　　反激式拓撲的主要優點是LED與變壓器的次級端相連。由于可以選擇繞線匝數比，所以不需要在LED的數量和效率之間進行權衡。這樣的拓撲結構可以進行電隔離，因而設備的安全性提高了，VCC的產生也更為簡單。還可以給變壓器增加一個輔助繞組線圈，這樣就能為控制器提供電源。

　　就改良市場而言，這種拓撲主要的缺點是其應用的實際尺寸較大。變壓器(如需反饋則可能添加光耦)占用了大量空間。一些控制器，如SSL210x系列，可以同時兼容降壓式和反激式拓撲。根據需求不同，如當需要安全性和良好的散熱性能時，可以采用非常緊湊的降壓式應用;如果要求LED功率很高或有電隔離，則可以使用反激式拓撲。為了獲得更小的外形尺寸，SSL2101和SSL2102均集成了功率開關。

　　1.3 調光

　　LED很容易進行調光。其發光強度大致與供電電流成正比。只要降低平均電流，發出的光能就會減少。然而，要設計一個調光拓撲則比較復雜，需要使用不同的技術，如PWM調光、調頻或者I峰值調制。

　　[1].使用PWM調光時，輸送至LED的瞬間電流只有兩個值：0或I最大值

　　– 當PWM=0時，ILED= 0 A

　　– 當PWM=1時，ILED = I最大值

　　通過調整PWM信號的占空比，可以改變LED平均電流。這種技術要求轉換器扮演類似于快速切換電流源的角色。這種技術的目標是容納大電流并保持精確控制。開關損耗可能很高，特別是對于深度調光。

　　[2].使用調頻時，最大LED電流不變，但是轉換器的頻率會改變。換言之，轉換器每個周期內輸送至LED的能量是相同的，但是每秒鐘的周期數量是變化的。調頻的問題是在最小頻率變得很低時會產生噪聲，而在最大頻率變得很高時會產生巨大的開關損耗。這些因素會增加深度調光的難度。

　　[3].使用I峰值調制時，控制器頻率是固定的，但電源開關的開啟時間是變化的。因此，LED的最大電流I峰值是變化的。換言之，每秒鐘的周期數是不變的，但是每個周期輸送至LED的能量會減少。采用該技術進行深度調光時，要求脈沖必須非常小。由于開關損耗過大，一般不推薦使用這種方式。

　　一些控制器，如SSL2101及其衍生產品(SSL2102/03)，可以將調頻和I峰值調制結合使用。這樣可以將每種方法的缺點降至最低。在全功率時，可以優化開關頻率來限制開關損耗。在調光狀態下，同時降低I峰值和頻率可以避免開啟時間過短以及頻率過低。因此，其調光水平可以低于1%。

　　1.4 壽命

　　LED的使用壽命較長是其主要優點，其宣稱壽命可達5萬小時。這個值比節能燈壽命要高出許多，遠遠超過了傳統白熾燈的壽命。然而，LED不能單獨使用(如上所述)，需要其他器件提供驅動。在半導體行業，壽命測試的標準是1000小時。根據最終應用的工作溫度不同，也采用一些系數用于器件壽命的估算。這1000小時的測試不足以確保所估算的壽命，還必須進行加速壽命測試來確保控制器的壽命與LED的壽命相當。

　　SSL210x系列產品成功通過了結溫為150?C的8000小時壽命測試。根據最終應用中實際結溫不同，估計壽命在115°C時可以達到4.5萬小時，在105°C時可以達到7.5萬小時。這些值足以支持“SSL210x系列產品可與LED同壽”的宣稱。

　　1.5 結論

　　就數量而言，LED照明燈具目前在普通照明市場上仍然是少數。然而，隨著市場逐漸升溫，LED解決方案在未來幾年必然逐漸占據市場主導地位。本文討論了可調光LED照明應用的幾個方面。降壓式和反激式拓撲結構是兩種常用拓撲結構。降壓式拓撲為低功耗應用提供了非常緊湊和高效的解決方案，而反激式拓撲由于具有內部電隔離，對于要求安全和靈活的系統仍然是最佳選擇。 調光器兼容性和調光范圍是兩個具有挑戰的特性。圍繞相關問題對各種選擇加以權衡將是產品成功與否的關鍵。 當前，恩智浦提供的SSL210X系列產品幾乎覆蓋了改良市場可調光應用的所有可能，因而可以針對每個設計進行優化，從而獲得最佳的解決方案。