A estrutura da topologia da fonte de alimentação do driver de LED
Em aplicações de iluminação LED utilizando fonte de alimentação AC-DC, o módulo de construção de conversão de energia inclui componentes discretos como diodos, transistores chaveadores (FETs), indutores, capacitores e resistores para desempenhar suas respectivas funções, enquanto reguladores de modulação por largura de pulso (pWM). são usados para controlar a conversão de energia. A conversão de energia CA-CC isolada com transformadores geralmente adicionados ao circuito inclui estruturas de topologia como flyback, forward e meia ponte, conforme mostrado na Figura 1. A topologia flyback é a escolha padrão para aplicações de média a baixa potência com potência inferior a 30W, enquanto a estrutura de meia ponte é mais adequada para fornecer maior eficiência energética/densidade de potência. Quanto ao transformador na estrutura de isolamento, seu tamanho está relacionado à frequência de chaveamento, e a maioria dos drivers de LED do tipo isolamento utilizam basicamente transformadores "eletrônicos".
Em aplicações de iluminação LED que usam fonte de alimentação DC-DC, os métodos de acionamento de LED que podem ser usados incluem tipo de resistência, regulador de tensão linear e regulador de tensão de comutação. O diagrama básico de aplicação é mostrado na Figura 2. No modo de acionamento do tipo resistência, a corrente direta do LED pode ser controlada ajustando a resistência de detecção de corrente em série com o LED. Este modo de acionamento é fácil de projetar, de baixo custo e não apresenta problemas de compatibilidade eletromagnética (EMC). A desvantagem é que depende de tensão, precisa blindar LEDs e tem baixa eficiência energética. Os reguladores de tensão linear também são fáceis de projetar e não apresentam problemas de EMC. Eles também suportam estabilização de corrente e proteção contra sobrecorrente (foldback) e fornecem pontos de ajuste de corrente externos. No entanto, suas deficiências incluem a dissipação de energia e a necessidade de a tensão de entrada ser sempre superior à tensão direta, com baixa eficiência energética. O regulador da chave controla continuamente a abertura e o fechamento da chave (FET) através do módulo de controle pWM, controlando assim o fluxo de corrente.
Os reguladores de tensão de comutação têm maior eficiência energética, são independentes de tensão e podem controlar o brilho. No entanto, as suas deficiências incluem custos relativamente elevados, maior complexidade e problemas de interferência eletromagnética (EMI). As estruturas de topologia comuns dos reguladores de comutação LEDDC-DC incluem buck, boost, buck boost ou conversores de indutor primário de terminação única (SEpICs). Quando a tensão mínima de entrada em todas as condições de trabalho é maior que a tensão máxima da cadeia de LEDs, uma estrutura redutora é adotada, como o uso de 24Vcc para acionar 6 LEDs conectados em série; Pelo contrário, quando a tensão máxima de entrada é inferior à tensão mínima de saída em todas as condições de trabalho, é adotada uma estrutura boost, como o uso de 12Vdc para acionar 6 LEDs conectados em série; Quando há uma sobreposição entre a faixa de tensão de entrada e a faixa de tensão de saída, um reforço abaixador ou estrutura SEpIC pode ser usado, como usar 12Vcc ou 12Vac para acionar quatro LEDs conectados em série. Porém, essa estrutura apresenta o menor custo e eficiência energética ideais.
O uso de energia CA para acionar diretamente o LED também fez algum progresso nos últimos anos. Nesta estrutura, as cadeias de LEDs são dispostas em direções opostas, trabalhando em meio ciclo, e o LED só conduz quando a tensão da linha é maior que a tensão direta. Essa estrutura tem suas vantagens, como evitar a perda de energia causada pela conversão AC-DC. No entanto, nesta estrutura, o LED muda em baixas frequências, de modo que os olhos humanos podem notar fenômenos de cintilação. Além disso, medidas de proteção de LED precisam ser adicionadas neste projeto para protegê-lo do impacto de surtos ou transientes na linha.
