LED 드라이버 전원 공급 장치의 토폴로지 구조
AC-DC 전원 공급 장치를 사용하는 LED 조명 애플리케이션에서 전력 변환 구성 모듈에는 각각의 기능을 수행하는 다이오드, 스위칭 트랜지스터(FET), 인덕터, 커패시터 및 저항기와 같은 개별 구성 요소가 포함되며, 펄스 폭 변조(pWM) 레귤레이터도 포함됩니다. 전력 변환을 제어하는 데 사용됩니다. 일반적으로 회로에 추가되는 변압기를 사용한 절연 AC-DC 전력 변환에는 그림 1과 같이 플라이백, 순방향 및 하프 브리지와 같은 토폴로지 구조가 포함됩니다. 플라이백 토폴로지는 전력이 1보다 낮은 중저전력 애플리케이션에 대한 표준 선택입니다. 30W, 하프 브리지 구조는 더 높은 에너지 효율/전력 밀도를 제공하는 데 가장 적합합니다. 절연 구조의 변압기는 크기가 스위칭 주파수와 관련이 있으며 대부분의 절연형 LED 드라이버는 기본적으로 "전자" 변압기를 사용합니다.
DC-DC 전원을 사용하는 LED 조명 애플리케이션에서 사용할 수 있는 LED 구동 방식에는 저항형, 선형 전압 레귤레이터, 스위치 전압 레귤레이터 등이 있다. 기본 응용 다이어그램은 그림 2에 나와 있습니다. 저항형 구동 모드에서는 LED와 직렬로 연결된 전류 감지 저항을 조정하여 LED의 순방향 전류를 제어할 수 있습니다. 이 구동 모드는 설계가 쉽고 비용이 저렴하며 전자기 호환성(EMC) 문제가 없습니다. 단점은 전압에 의존하고, LED를 스크린해야 하며, 에너지 효율이 낮다는 점이다. 선형 전압 조정기는 설계가 쉽고 EMC 문제도 없습니다. 또한 전류 안정화 및 과전류 보호(폴드백)를 지원하고 외부 전류 설정 지점을 제공합니다. 그러나 단점은 전력 소모, 입력 전압이 순방향 전압보다 항상 높아야 하고 에너지 효율이 낮다는 점입니다. 스위치 레귤레이터는 PWM 제어 모듈을 통해 스위치(FET)의 개폐를 지속적으로 제어하여 전류의 흐름을 제어한다.
스위칭 전압 조정기는 에너지 효율이 더 높고 전압에 독립적이며 밝기를 제어할 수 있습니다. 그러나 상대적으로 높은 비용, 높은 복잡성, 전자기 간섭(EMI) 문제 등의 단점이 있습니다. LEDDC-DC 스위칭 조정기의 일반적인 토폴로지 구조에는 벅, 부스트, 벅 부스트 또는 SEpIC(단일 종단 1차 인덕터 컨버터)가 포함됩니다. 모든 작동 조건에서 최소 입력 전압이 LED 스트링의 최대 전압보다 크면 24Vdc를 사용하여 6개의 직렬 연결된 LED를 구동하는 것과 같은 강압 구조가 채택됩니다. 반대로, 모든 작동 조건에서 최대 입력 전압이 최소 출력 전압보다 낮을 경우 12Vdc를 사용하여 6개의 직렬 연결된 LED를 구동하는 등의 부스트 구조가 채택됩니다. 입력 전압과 출력 전압 범위가 겹치는 경우 12Vdc 또는 12Vac를 사용하여 4개의 직렬 연결된 LED를 구동하는 등 강압 부스트 또는 SEpIC 구조를 사용할 수 있습니다. 그러나 이 구조는 이상적인 비용과 에너지 효율성이 가장 낮습니다.
LED를 직접 구동하기 위해 AC 전원을 사용하는 것도 최근 몇 년 동안 어느 정도 진전을 이루었습니다. 이 구조에서 LED 스트링은 반대 방향으로 배열되어 반주기로 작동하며 LED는 라인 전압이 순방향 전압보다 큰 경우에만 작동합니다. 이 구조는 AC-DC 변환으로 인한 전력 손실을 방지하는 등의 장점이 있습니다. 그러나 이 구조에서는 LED가 낮은 주파수로 전환되므로 사람의 눈에는 깜박임 현상이 나타날 수 있습니다. 또한 라인 서지 또는 과도 전류의 영향으로부터 보호하기 위해 이 설계에 LED 보호 조치를 추가해야 합니다.
