基于PWM的LED恒流驅(qū)動(dòng)專利技術(shù)綜述

孫肇杰　丁筱

【摘要】由于LED獨(dú)特的電學(xué)特性，其驅(qū)動(dòng)電源必須保證通過(guò)LED的電流在任何情況下保持一致，這便是恒流驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)生意義；筆者基于檢索的結(jié)果，對(duì)于LED恒流驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域研究成果進(jìn)行了分析，能夠體現(xiàn)其發(fā)展研究現(xiàn)狀，并重點(diǎn)研究了該領(lǐng)域主要申請(qǐng)人的研究方向，對(duì)于今后的研究具有指導(dǎo)性意義。

【關(guān)鍵詞】LED 恒流 PWM

一、引言

脈沖寬度調(diào)制是開(kāi)關(guān)功率變換器中最常采用的方式，簡(jiǎn)稱PWM，其開(kāi)關(guān)頻率恒定，通過(guò)調(diào)節(jié)導(dǎo)通脈沖的寬度來(lái)改變占空比，稱之為“定頻調(diào)寬”。其通過(guò)反饋端的反饋信號(hào)和基準(zhǔn)信號(hào)的差值與內(nèi)部產(chǎn)生的鋸齒波進(jìn)行比較，然后通過(guò)輸出方波信號(hào)對(duì)功率開(kāi)關(guān)管進(jìn)行控制，調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間。PWM調(diào)制方式具有以下的優(yōu)點(diǎn)：電壓調(diào)整率高，線性度高，輸出紋波小，適用于電壓和電流控制模式。

二、技術(shù)分支

在面向多路負(fù)載時(shí)，基于PWM的恒流驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)普遍存在一些問(wèn)題：

1）每路恒流電路需要單獨(dú)做恒流控制，因此電路復(fù)雜，成本高；

2）每路負(fù)載消耗的電量并不相同，如何通過(guò)反饋的方式實(shí)現(xiàn)能量節(jié)約；

3）如何在進(jìn)行PWM恒流驅(qū)動(dòng)時(shí)更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載各種故障的保護(hù)控制。

經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析表明，國(guó)內(nèi)的主要申請(qǐng)人為英飛特電子（杭州）有限公司、海洋王照明以及電子科技大學(xué)，其針對(duì)以上存在的問(wèn)題進(jìn)行了研究。

英飛特公司申請(qǐng)的專利主要針對(duì)如何通過(guò)單個(gè)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)多路負(fù)載的恒流控制，其涉及的專利申請(qǐng)主要包括：CN101702849 A、CN102264173 A、CN102300355 A、CN102316621 A，該系列的專利提出了一種簡(jiǎn)單的PWM均流電路，均流電路由調(diào)整管和采樣電阻串聯(lián)組成，采樣電阻實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的采樣，將各路均流控制電路連接起來(lái)構(gòu)成均流總線，通過(guò)采樣信號(hào)和均流總線信號(hào)進(jìn)行比較實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)整管占空比的控制，進(jìn)而控制每路電流大小，其將各路均流控制電路連接至公共的連接線，能夠降低每路恒流電路單獨(dú)做恒流控制的成本。

而浙江大學(xué)作為英飛特公司的主要合作對(duì)象，其教授葛良安還作為本領(lǐng)域的重要發(fā)明人，專門(mén)從事LED恒流驅(qū)動(dòng)方面的研究工作。

海洋王照明科技股份有限公司申請(qǐng)的專利主要面向LED恒流控制中的兩個(gè)問(wèn)題：

1）如何通過(guò)反饋的方式實(shí)現(xiàn)能量節(jié)約。其涉及的專利申請(qǐng)主要包括：CN101707826 A、CN102711311 A、CN101711071 A、CN101925214 A、CN102487567 A，該系列的專利申請(qǐng)?zhí)岢龅闹饕悸肥窃谳斎?、輸出端通過(guò)對(duì)輸入、輸出分別進(jìn)行采樣，將采樣值共同送入控制單元，在采樣值與標(biāo)準(zhǔn)值比較后供控制單元判斷負(fù)載的供電電壓是否降低到標(biāo)準(zhǔn)值以下，通過(guò)PWM實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)的控制，以達(dá)到恒流驅(qū)動(dòng)的目的，該方式能夠在精確控制的同時(shí)降低能耗。

2）如何為負(fù)載提供保護(hù)控制，其涉及的專利申請(qǐng)主要包括：CN101715265 A、CN102651929 A、CN102740538 A、CN102769959 A，該系列得申請(qǐng)?jiān)谠蠰ED恒流驅(qū)動(dòng)電路的基礎(chǔ)上添加了防反接電路、輸入欠壓遲滯保護(hù)模塊、輸出電流保護(hù)模塊、輸出過(guò)壓保護(hù)模塊和過(guò)溫保護(hù)模塊中的一種或多種，能夠?qū)ω?fù)載實(shí)現(xiàn)恒流驅(qū)動(dòng)的同時(shí)，為其提供不同的保護(hù)功能。

電子科技大學(xué)申請(qǐng)的專利主要涉及恒流驅(qū)動(dòng)電路的具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，涉及的專利申請(qǐng)主要包括：CN101436083A、CN101835317 A、CN201174804 Y、CN202738171U等。

三、結(jié)語(yǔ)

與傳統(tǒng)的白熾燈、熒光燈相比，LED具有體積小、壽命長(zhǎng)、反應(yīng)速度快、環(huán)保、可平面封裝、易開(kāi)發(fā)成輕薄短小產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)，市調(diào)機(jī)構(gòu)IMS Research研究報(bào)告指出，LED照明市場(chǎng)正迅速興起，可望帶動(dòng)電源供應(yīng)器的銷(xiāo)售量在2016年達(dá)到四十億套規(guī)模，總產(chǎn)值高達(dá)100億美元；因此，筆者的研究具有前瞻性，能夠提供借鑒和支持。