LED照明电源电路拓补结构的演进过程

　　摘要：本文历数了LED照明电源技术的发展过程，介绍了LED驱动技术三个发展阶段的主流电路结构，以及这些电路的特点、固有缺陷和被淘汰的原因。然后展示了现在的电路设计者们为了改进LED驱动电源性能而提出的新电路方案，并提出了一种性价比更高的LED 驱动电源拓补，说明了该结构的优势和实现的可能性。最后，总结LED 驱动电源技术的发展趋势，得出了高品质的两级PFC技术将是未来市场主流的结论。

　　引言

　　2007年以后，由于白光LED的光效提高到了130lm/W^[1]，LED照明大规模商用成为可能，照明专用的LED驱动电源正式成为电源领域的新成员。

　　早期的LED电源并没有今天这样种类繁多、用途各异的驱动IC，最早的LED电源工程师们借用DC-DC的控制IC，以改变反馈采样点(电压采样变为电流采样)的方式将恒压输出改为恒流输出，制作出了最初的LED照明电源。由于LED驱动和传统DC-DC驱动性能要求(耐压、电流能力)的差异性，这些IC在许多性能上都是保守设计，而一些保护功能对LED却并不合适，因而形成了电路资源的浪费，性价比较低。

　　1 LED专用IC的出现

　　在这之后，一些IC设计公司发现了其中的商机，设计出了第一批LED专用的控制IC，其中最有名的就是HV99XX系列的LED开关电源IC。这些IC方案拥有更少的外围器件，更灵活，更易设计而且具有LED电源需要的各种保护电路(包括输出开、短路保护，过温保护和过流保护等)，对LED照明具有很强的针对性和适用性。LED 专用控制IC产品一经问世，就淘汰了绝大多数DC-DC控制IC。这些方案是现代LED 驱动IC的蓝本，考虑到成本和性能，后来的设计者们在此基础上做了许多改进设计和折中设计。作为最早期的LED 照明控制IC，这些方案活跃了3～5年，甚至现在，仍有一些LED电源采用这些IC方案。

　　2 低成本、低性能的恶性竞争阶段

　　随后几年，LED照明电源市场出现了低价、低性能的恶性竞争的局面。其中阻容降压方案(如图1-a)和恒流二极管方案(如图1-b)，由于其极低的成本，被大部分厂商(包括一些上市公司)所采用。这两种方案均不含控制IC，而是由少量的分立器件构成，在电路原理上就存在可靠性风险，因此引发了业内巨大的争议和市场混乱。阻容降压方案在电解电容老化后存在母线电压过高的风险，长时间使用易烧灯。恒流二极管方案最大的风险是抗浪涌电压能力差，开关机的浪涌电压很容易击穿耐压小于500V的恒流二极管，而导致电源或LED灯烧毁。由于频繁出现炸机，并因此引发了多次重大的返修事件，加之其它开关电源方案成本的下降，这两种方案逐渐被弃用，LED照明电源由此才慢慢步入正轨。