浅谈数字电源技术推动LED照明发展

用户已经习惯于白炽灯的调光，因此往往期待LED的调光性能接近甚至超过以往的体验。因此调光性能对于广大用户接受LED灯非常重要。调光性能的好坏完全取决于驱动电源的控制。目前市场上的一些可调光的LED灯在很多方面无法满足用户的需要。比如说，如果多个LED灯连接在同一个调关器上，各个灯的亮度会有明显的差别，这是调光的一致性。还有，用户调光时，希望马上看到调光的效果，但是又不希望看到突然的亮度跳跃甚至熄灭，这是调光的动态响应。一些LED 灯的光照度随着输入电压而变化，在一些电网电压波动比较大的地区就会影响用户的使用。更重要的是，如果LED灯不能稳定照明而是不停的闪烁，用户是无法接受的。

很多LED灯利用平均输入电压或者近似均方根输入电压来控制输出电流。如果每个LED灯对输入电压的检测和判断有差别，就会造成输出光照的不一致。如果输入电压降低，检测的平均电压会降低，LED灯输出光照就会减小。而利用数字技术则可以实现对输入信号相位的的检测。由于相位是一个时间量，输入电压的变化对相位的影响有限。因此，如果结合输入电压和相位的检测，可以实现稳定并且一致的输出光照。数字算法还可以检测用户调光的速度来预测可能的调光的位置，使得输出电流快速的跟随用户的指令来变化。这样平衡了调光的动态响应和准确性，防止了调光过慢或者光照的过调。使得用户调光的体验接近传统的白炽灯。

2.3 调光安全性

当用户购买LED灯以后，生产厂商无法完全了解其使用环境。交流输入的频率可以是50Hz或者60Hz；调关器可以是支持的或者是不支持的；电网电压会产生波动，也会产生畸变；等等。诸多因素会影响LED灯的亮度变化甚至安全性。驱动电路的设计必须考虑这些可能发生的环境变化，具备相应的对策。当前的数字控制技术实现了：

自动调光模式识别。控制器可以自动识别前切相式调光器和后切相式调关器，甚至在运行过程中允许前后切调光器的转换。

自动检测不支持的调光器。如果某一种调光器是所生产的LED 灯不能支持的，数字技术可以根据其输出波形，迫使LED 灯进入保护模式，保障了用户的使用安全。

自动防止多次快速启动。由于LED 灯要求启动快，当LED 灯发生故障，或者输入电压畸变严重时，驱动电源有可能反复地重启动，造成驱动电路的过热。数字控制可以很方便的判断路障的存在，防止频繁的重复启动。

3 典型的数字LED控制系统

数字控制LED系统结构

图5是iWatt的iW3610系列数字调光控制系统结构示意图。iW3610控制器采用8个管脚的封装，实现了如下功能：

调光器阻抗匹配

输入功率因数控制

Boost电压的预测和控制

反激式变换器的一次侧恒流控制

调光器的类型检测和调光控制

完整的输入，输出和内部保护

4 调光器识别和控制流程

图6是iWatt的iW3610系列数字控制器的内部结构图。VIN 采样调光器的输出电压波形。调光器信号通过模拟到数字转换进入调光控制和相位检测数字模块。根据前切或者后切相位的百分比，恒流控制模块计算出所需的输出电流控制量。控制量通过数字到模拟转换提供给原边电流控制比较器（Ipeak）。Isense检测原边电流信号，通过图1所示的恒流控制原理，得到稳定的 LED输出电流。Vsense提供变压器反激的电压信号。通过对反激信号的解析，控制器可以获得输出电压，电流以及波谷的时间点来实现各种保护功能。