Cấu trúc cấu trúc liên kết của nguồn điện điều khiển LED
Trong các ứng dụng chiếu sáng LED sử dụng nguồn điện AC-DC, mô-đun xây dựng bộ chuyển đổi nguồn bao gồm các thành phần riêng biệt như điốt, bóng bán dẫn chuyển mạch (FET), cuộn cảm, tụ điện và điện trở để thực hiện các chức năng tương ứng của chúng, trong khi bộ điều chỉnh độ rộng xung (pWM) được sử dụng để điều khiển chuyển đổi năng lượng. Bộ chuyển đổi nguồn AC-DC cách ly với máy biến áp thường được thêm vào mạch bao gồm các cấu trúc cấu trúc liên kết như flyback, Forward và Half Bridge, như trong Hình 1. Cấu trúc liên kết flyback là lựa chọn tiêu chuẩn cho các ứng dụng công suất trung bình đến thấp với công suất nhỏ hơn 30W, trong khi cấu trúc nửa cầu phù hợp nhất để mang lại hiệu suất năng lượng/mật độ năng lượng cao hơn. Đối với máy biến áp trong cấu trúc cách ly, kích thước của nó liên quan đến tần số chuyển mạch và hầu hết các trình điều khiển LED loại cách ly về cơ bản đều sử dụng máy biến áp "điện tử".
Trong các ứng dụng chiếu sáng LED sử dụng nguồn điện DC-DC, các phương pháp điều khiển đèn LED có thể được sử dụng bao gồm loại điện trở, bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính và bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch. Sơ đồ ứng dụng cơ bản được hiển thị trong Hình 2. Ở chế độ truyền động loại điện trở, dòng điện thuận của đèn LED có thể được điều khiển bằng cách điều chỉnh điện trở phát hiện dòng điện nối tiếp với đèn LED. Chế độ truyền động này dễ thiết kế, chi phí thấp và không có vấn đề về tương thích điện từ (EMC). Nhược điểm là phụ thuộc vào điện áp, cần sàng lọc đèn LED và hiệu suất sử dụng năng lượng thấp. Bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính cũng dễ thiết kế và không có vấn đề về EMC. Chúng cũng hỗ trợ ổn định dòng điện và bảo vệ quá dòng (gập lại) đồng thời cung cấp các điểm cài đặt dòng điện bên ngoài. Tuy nhiên, nhược điểm của chúng bao gồm tiêu hao năng lượng và yêu cầu điện áp đầu vào luôn cao hơn điện áp chuyển tiếp, dẫn đến hiệu suất năng lượng thấp. Bộ điều chỉnh công tắc liên tục điều khiển việc đóng và mở công tắc (FET) thông qua mô-đun điều khiển pWM, từ đó kiểm soát dòng điện.
Bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch có hiệu suất năng lượng cao hơn, không phụ thuộc vào điện áp và có thể kiểm soát độ sáng. Tuy nhiên, nhược điểm của chúng bao gồm chi phí tương đối cao, độ phức tạp cao hơn và các vấn đề về nhiễu điện từ (EMI). Cấu trúc cấu trúc liên kết phổ biến của bộ điều chỉnh chuyển mạch LEDDC-DC bao gồm Buck, Boost, Buck Boost hoặc bộ chuyển đổi cuộn cảm sơ cấp một đầu (SEpIC). Khi điện áp đầu vào tối thiểu trong mọi điều kiện làm việc lớn hơn điện áp tối đa của chuỗi đèn LED, cấu trúc giảm dần sẽ được áp dụng, chẳng hạn như sử dụng 24Vdc để điều khiển 6 đèn LED được kết nối nối tiếp; Ngược lại, khi điện áp đầu vào tối đa nhỏ hơn điện áp đầu ra tối thiểu trong mọi điều kiện làm việc, cấu trúc tăng cường sẽ được áp dụng, chẳng hạn như sử dụng 12Vdc để điều khiển 6 đèn LED được kết nối nối tiếp; Khi có sự chồng chéo giữa dải điện áp đầu vào và đầu ra, có thể sử dụng cấu trúc tăng cường giảm dần hoặc cấu trúc SEpIC, chẳng hạn như sử dụng 12Vdc hoặc 12Vac để điều khiển bốn đèn LED được kết nối nối tiếp. Tuy nhiên, cấu trúc này có chi phí và hiệu quả năng lượng kém lý tưởng nhất.
Việc sử dụng nguồn điện xoay chiều để điều khiển trực tiếp đèn LED cũng đã có một số tiến bộ trong những năm gần đây. Trong cấu trúc này, các dây đèn LED được bố trí theo hướng ngược nhau, hoạt động trong nửa chu kỳ và đèn LED chỉ dẫn điện khi điện áp đường dây lớn hơn điện áp chuyển tiếp. Cấu trúc này có những ưu điểm như tránh được tổn thất điện năng do chuyển đổi AC-DC. Tuy nhiên, ở cấu trúc này, đèn LED chuyển mạch ở tần số thấp nên mắt người có thể nhận thấy hiện tượng nhấp nháy. Ngoài ra, các biện pháp bảo vệ đèn LED cần được bổ sung trong thiết kế này để bảo vệ nó khỏi tác động của sự đột biến hoặc quá áp của đường dây.
