Štruktúra topológie napájacieho zdroja LED ovládača
V LED osvetľovacích aplikáciách využívajúcich AC-DC napájací zdroj obsahuje konštrukčný modul premeny energie diskrétne komponenty, ako sú diódy, spínacie tranzistory (FET), induktory, kondenzátory a odpory na vykonávanie ich príslušných funkcií, zatiaľ čo regulátory pulznej šírkovej modulácie (pWM) sa používajú na riadenie premeny energie. Izolovaná konverzia striedavého a jednosmerného prúdu s transformátormi, ktoré sa zvyčajne pridávajú do obvodu, zahŕňa topologické štruktúry ako flyback, forward a polovičný mostík, ako je znázornené na obrázku 1. Flyback topológia je štandardnou voľbou pre aplikácie so stredným až nízkym výkonom s výkonom menším ako 30W, pričom polovičná mostíková konštrukcia je najvhodnejšia na zabezpečenie vyššej energetickej účinnosti/hustoty výkonu. Pokiaľ ide o transformátor v izolačnej štruktúre, jeho veľkosť súvisí s frekvenciou spínania a väčšina ovládačov LED izolačného typu v zásade používa "elektronické" transformátory.
V osvetľovacích aplikáciách LED s napájaním jednosmerným prúdom a jednosmerným prúdom je možné medzi spôsoby ovládania LED použiť odporový typ, lineárny regulátor napätia a regulátor spínacieho napätia. Základná aplikačná schéma je znázornená na obrázku 2. V režime pohonu odporového typu môže byť dopredný prúd LED riadený nastavením odporu detekcie prúdu v sérii s LED. Tento režim pohonu sa ľahko navrhuje, má nízke náklady a nemá problém s elektromagnetickou kompatibilitou (EMC). Nevýhodou je, že závisí od napätia, potrebuje tieniť LED diódy a má nízku energetickú účinnosť. Lineárne regulátory napätia sa tiež ľahko navrhujú a nemajú žiadne problémy s EMC. Podporujú tiež prúdovú stabilizáciu a nadprúdovú ochranu (foldback) a poskytujú externé nastavenia prúdu. Medzi ich nedostatky však patrí strata výkonu a potreba, aby vstupné napätie bolo vždy vyššie ako priepustné napätie, s nízkou energetickou účinnosťou. Regulátor spínača nepretržite riadi otváranie a zatváranie spínača (FET) prostredníctvom riadiaceho modulu pWM, čím riadi tok prúdu.
Regulátory spínaného napätia majú vyššiu energetickú účinnosť, sú nezávislé na napätí a dokážu ovládať jas. Medzi ich nedostatky však patrí relatívne vysoká cena, vyššia zložitosť a problémy s elektromagnetickým rušením (EMI). Spoločné topologické štruktúry spínacích regulátorov LEDDC-DC zahŕňajú buck, boost, buck boost alebo jednokoncové primárne indukčné konvertory (SEpIC). Keď je minimálne vstupné napätie za všetkých pracovných podmienok vyššie ako maximálne napätie reťazca LED, použije sa štruktúra znižovania, ako je použitie 24 V DC na pohon 6 sériovo zapojených LED; Naopak, keď je maximálne vstupné napätie nižšie ako minimálne výstupné napätie za všetkých pracovných podmienok, použije sa zosilňovacia štruktúra, ako je použitie 12Vdc na napájanie 6 sériovo zapojených LED diód; Ak dôjde k prekrytiu medzi rozsahom vstupného napätia a výstupného napätia, je možné použiť zosilnenie alebo štruktúru SEpIC, ako je použitie 12Vdc alebo 12Vac na napájanie štyroch sériovo zapojených LED. Táto štruktúra má však najmenej ideálne náklady a energetickú účinnosť.
Použitie striedavého prúdu na priame napájanie LED tiež dosiahlo v posledných rokoch určitý pokrok. V tejto štruktúre sú LED reťazce usporiadané v opačných smeroch, pracujú v polovičnom cykle a LED vedie len vtedy, keď je sieťové napätie väčšie ako dopredné napätie. Táto štruktúra má svoje výhody, ako je zabránenie strate energie spôsobenej konverziou AC-DC. V tejto štruktúre sa však LED spína pri nízkych frekvenciách, takže ľudské oči môžu zaznamenať javy blikania. Okrem toho je potrebné do tohto dizajnu pridať ochranné opatrenia LED, ktoré ho ochránia pred nárazmi vedenia alebo prechodnými javmi.
