驅(qū)動開關(guān)模式下的多個高功率LED并實現(xiàn)均勻亮度、調(diào)光功能及功率因數(shù)補償并不是一件簡單的事情，然而關(guān)于專業(yè)的電源設(shè)計師來說，只需一天時間便可滿足全部的設(shè)計要求。我們所說的“驅(qū)動LED”就是指“設(shè)計合適的電源”。但假如你不是專業(yè)的電源設(shè)計工程師，那么這個設(shè)計方法可以說是個不小的挑戰(zhàn)。

切勿望而生畏

近年來，LED照明方法的需求旺盛。無論你的能力水平如何，你都可以獲得大量可選擇的電源設(shè)計方法。假如你的目標(biāo)是設(shè)計整個照明設(shè)備，你還可以參考更多其他的設(shè)計方法，包括熱管理及光學(xué)系統(tǒng)。本文將集中介紹電源設(shè)計。

在進行電源設(shè)計之前，必須先解決電源負載的問題。為此，要考慮以下幾個因素：

功率需求—你想要驅(qū)動多少個LED燈？是1W、3W還是5W的LED燈？每個串聯(lián)線路上的LED燈是否是固定數(shù)量，還是要根據(jù)輸出電壓范圍調(diào)整電源供電？你期望的電源亮度如何？Cree公司供應(yīng)一個優(yōu)秀在線工具，可幫助工程師確定其應(yīng)用設(shè)計所需LED燈的數(shù)量。

連接方法—你是想采用串聯(lián)、并聯(lián)還是混聯(lián)方式驅(qū)動LED燈？若要使每一組的所有LED亮度保持一致，一般建議采用串聯(lián)配置。但若輸出電壓有問題，則建議采用并聯(lián)方式。

正向電壓(VF))—不僅電路中各LED燈的VF值不同，同時具備不同顏色及不同芯片技術(shù)的典型LED正向電壓也不相同。以下是Avago公司ASMT-Ax001W系列設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)：

LED發(fā)光顏色芯片類型VF，最小值VF，規(guī)格值VF，最大值電流

暖白色InGaN2.83.23.5350mA

紅色AlInGap1.72.12.3350mA

藍綠色InGaN3.03.43.8350mA

特性—實現(xiàn)調(diào)光及功率因數(shù)補償?shù)忍匦跃鶎⑿略鲈O(shè)計的復(fù)雜度。通過改變LED的持續(xù)正向電流或進行脈寬調(diào)制(pMW)便可實現(xiàn)調(diào)光功能；而通過pWM輸出，利用低成本微控制器便可實現(xiàn)最大限度的控制及靈活性，但必須與電源電路進行精確集成。至于功率因數(shù)補償(pFC)，若是由于尺寸或預(yù)算限制而無法實現(xiàn)傳統(tǒng)pFC，那么你還有其他選擇，例如安森美半導(dǎo)體公司就供應(yīng)一套基于NCL3000臨界導(dǎo)電模式控制器的單段式高功率因數(shù)LED驅(qū)動方法。

拓撲結(jié)構(gòu)—任何人都不希望成為有偏見的人，包括我自己，但由于我成長于半導(dǎo)體領(lǐng)域，不可防止地傾向于采用開關(guān)模式進行所有設(shè)計(我有一些要好的朋友則是線性設(shè)計師)。LED照明及開關(guān)模式電源的一個最大賣點就是高能效，那么為何不就此設(shè)計電源呢？若決定采用LED照明及開關(guān)模式，那么你要考慮以下幾個問題：你的照明應(yīng)用是采用直流還是離線式？假如采用離線式，是否要進行隔離或通用輸入？你希望LED燈組同步還是異步？每一個拓撲結(jié)構(gòu)在實現(xiàn)你的應(yīng)用需求時都有各自的優(yōu)點和缺點。

在開始電源設(shè)計之前，要考慮的最后一個重要問題是確定自己的能力水平。專業(yè)的電源設(shè)計師即使從零開始進行電源設(shè)計都會覺得比較輕松，但我們當(dāng)中真正算得上是電源設(shè)計師的人卻寥寥無幾。你可以根據(jù)自身的設(shè)計目標(biāo)，分別參考以下三種方法：

購買成品電源

盡管采用他人設(shè)計的電源方法通常讓人沒有什么成就感，但它卻是工程師構(gòu)建LED照明的最簡便方法。即使是這種情況，工程師也有一些極佳的選擇。臺灣明緯公司供應(yīng)的離線式LED電源包裝精美，適用于室內(nèi)室外應(yīng)用，同時具備調(diào)光、綜合保護、pFC及通用交流輸入等功能，用業(yè)內(nèi)話來說就是“功能完整”的小家伙。若你還有其他功能需求，該公司還可供應(yīng)更多基礎(chǔ)的可選方法。

修改成熟的參考設(shè)計

假如你在電源設(shè)計方面沒有相關(guān)經(jīng)驗，這對你可能是最好的方法，尤其當(dāng)你受限于某個專有設(shè)計方法時。像德州儀器(TI)及意法半導(dǎo)體等半導(dǎo)體巨頭公司都在其官網(wǎng)上公布了完整的參考設(shè)計方法，包括原始電路圖、物料清單及應(yīng)用筆記，有時候甚至還有Gerber文件。你可以通過查看TI、意法半導(dǎo)體及凌力爾特等供應(yīng)商的參考設(shè)計，從而獲得可靠的資源開始產(chǎn)品設(shè)計。此外，請盡量保持謙謙君子的風(fēng)度，也就是說，當(dāng)你在修改某個供應(yīng)商的參考設(shè)計時，你在設(shè)計、原型及生產(chǎn)制造整個設(shè)計流程中都應(yīng)該購買該供應(yīng)商的產(chǎn)品。

孤注一擲

假如你想從零開始設(shè)計自己的電源，那你就不會有任何阻礙，可能偶爾煩躁一下燒焦的指尖或是帶著煙味的頭發(fā)。重要的是，你必須清楚這里所謂的孤注一擲并不是說“獨自一人”。生命太短暫了，一個人不可能在真空環(huán)境中獨自完成設(shè)計。你要找到一個聚集同行或?qū)＜业某蓡T社區(qū)，例如e絡(luò)盟社區(qū)，以便咨詢問題及交換意見。

若采用參考設(shè)計進行產(chǎn)品研發(fā)，你最好先研究一下供應(yīng)該參考設(shè)計的供應(yīng)商。正如上文提到的Cree公司，它可供應(yīng)一些有用的設(shè)計指南；德州儀器則供應(yīng)模塊圖及在線powerLab？參考設(shè)計數(shù)據(jù)庫；而凌力爾特則在其官網(wǎng)上為設(shè)計師供應(yīng)各類應(yīng)用與設(shè)計筆記以及參考電路。此外，意法半導(dǎo)體、NXp及安森美半導(dǎo)體也都供應(yīng)類似資源以幫助設(shè)計師進行LED電源設(shè)計。

更為幸運的是，你還可獲取一些優(yōu)秀的經(jīng)濟型圖形捕捉及布局軟件用于電源設(shè)計。而當(dāng)你做好一切準(zhǔn)備工作并開始構(gòu)建方法時，你還可輕松獲得價格實惠的pCB設(shè)計服務(wù)，保證快速報價及需求響應(yīng)。

關(guān)于專業(yè)工程師及類似的創(chuàng)客們來說，孤注一擲是最具趣味的一種方法。你可以獲取全球的豐富資源，并使用價格實惠的電路設(shè)計軟件及一流的原型設(shè)備，這是有史以來可使你自己化身ODM的最佳時機。所以，讓LED永不熄滅吧！