引言

　　发光二极管从当初作为简单的指示器广泛使用 直到今日，已走过漫漫长路。市场分析认为LED 的发 展更早，而且将继续成熟普及，我们会感受到因为当 今高效、低价的LED 问世而极大地改变产业的面貌， 显示业界已看到LED 逐渐渗透到小尺寸显示器的背 光应用中，并且进一步向中、大尺寸LCD 扩展。

　　随着LED 应用于各种媒体，需要特别关注其电 学控制方法，这有助于最大程度地发挥设计功效。尽 管在IC 和LED 驱动设计方面已有了长足进步，但仍 没有一种放之四海而皆准的LED 驱动器。当今聪明 的设计师和产品集成商根据应用需求以及所需功能， 选择配置最合适的驱动器类型。在为OEM 制造商选 择LED 驱动器之前，比如Endicott 研究集团就已将 影响选择的功能需求排了优劣次序，一些关键条件包 括尺寸、成本、功效、功耗、噪声、弱光和柔韧性。通常，驱动器设计人员或多或少地会受到供应链(比如LED 串的配置结构)最大化的影响，这种现象不仅是显示业 独有的，其它固态光源(SSL)领域也是如此。本文重点 陈述一些用于驱动OEM- LED 背光的标准结构，并讨 论普通LED 驱动器常规应用中的棘手问题。

　　1、 SSL 光源的交/直流LED 驱动器

　　国际电工委员会(IEC) 和美国国家标准学会 (ANSI)已规定了供给电源交流输入线的功率因数和 输入电流谐波成分，这些规定因应用的不同而有差 异，但两者对照明设备均存在影响。功率因数定义为 电器实际消耗的有功功率与输入视在功率之比，其中 强调了线电压与电流的相位关系。当电子设备的输入 电流消耗与相关电压成线性关系时(负载为纯电阻 性)，功率因数为一个单位(或者1)，如图1(a)所示。 功率因数为1 时非常理想，因为此时无用损耗降低了，噪声等损害信号也非常小。

　　当负载既有非线性又有电抗性电路元件时，功 率因数就不再是1 了。如果负载具有线性、电容性和 电阻性，那么输入电流相位超前于输入电压，如图1 (b)所示;如果负载具有线性、电感性和电阻性，那么 输入电流相位滞后于输入电压。其它情况下视在功 率(通过设备的即时电压与电流)并不等于实际消耗 有功功率。这就是IEC 和ANSI 等机构强调有功功 率和视在功率的差别，而视在功率是很多功率计所 能监控的。

　　2 、AC/DC 转换器中的桥式整流器和滤 波电容器

　　在考虑功率因数和电流谐波之前，单相电压源由 桥式整流器和滤波电容器构成，这能够将交流输入电 流转换成有些波动的直流电流，波动部分会经过后续 的有源或无源滤波器滤除，得到平滑的直流电流。这 种电路成本不高，制造简单(目前广泛使用在小功率 电源中)，当正弦输入电压到达峰值时，由桥式整流器 和滤波电容器构成的电路在极短时间内吸收了所有 输入电流，产生高度变形的输入电流波形(如图1(c)所示)。产生这种电流脉冲的原因在于桥式滤波器只有 瞬时线电压超过电容器上的电压值时才导通(也就是说 只有在输入峰值电压时电流才导通)。结果由于功耗等 于输入电流的平方值乘以线电阻，那么这种脉冲式输入 电流就降低了电源的效能。当电路网络使用这种 AC/DC 转换方式时，除了效能降低外，正弦波幅值附近 的线电压发生形变。注意图1(c)和图1(d))，为了消除 上述问题，提出了有源功率因数校正(PFC)电路，图1 (d)给出了典型的有源PFC电路输入电压与电流波形。

　　3 、功率因数校正电路

　　为了减少桥式整流器和滤波电容器构成的 AC/DC 转换方式产生的谐波电流，且在输入电压出 现相位差时保持电流畅通，采用了类似图2 所示的电 路结构。

　　这个基于脉宽调制(PWM)的电路非常流行 且资料完备，但不是唯一的PFC 结构。 升压PFC 与升压型转换器的主要差别在于，PFC 电路为了给电阻性负载产生输入电流波形，可以调制 自身的输入电流消耗。如图2 所示，输入电流波形从 输入电压波形取样(在美国采用120Hz 的矫正输入 电压)，并及时调制Q1，结果是得到与输入电压在频率和相位方面相匹配的类正弦波形。图2 给出的电阻性网络并非总是用来调制输入电流的方案结构，但却是非常流行的一款，其主要理由在于升压型转换器是目前大多数有源PFC 电路的应用基础，这种升压作用能够将0V 以上直至峰值电压的所有电路运用起来，从而节制了输入电流的畸变。

　　通常PFC 电路要求配置一个较大值的滤波电容(C1)，在调制输入电流时可以滤掉低频成分。这些电路也会输出200～400V 甚至更高的电压值(因为被升压的输入电压就是110V 或者220V)，要求在PFC 的输出级与负载之间增加一个转换级。我们不希望升压型转换器出现高输出电压值，但这是这种电路结构所不可避免的。开关式转换器除了电流控制电路外还包含有源PFC，而且要求在输入端配置复杂的滤波器降低噪声回馈，并滤除噪声。