L'estructura de topologia de la font d'alimentació del controlador LED
A les aplicacions d'il·luminació LED que utilitzen font d'alimentació AC-DC, el mòdul de construcció de conversió d'energia inclou components discrets com ara díodes, transistors de commutació (FET), inductors, condensadors i resistències per realitzar les seves funcions respectives, mentre que reguladors de modulació d'amplada de pols (pWM) s'utilitzen per controlar la conversió de potència. La conversió de potència CA-CC aïllada amb transformadors afegits generalment al circuit inclou estructures de topologia com ara flyback, forward i mig pont, tal com es mostra a la figura 1. La topologia flyback és l'opció estàndard per a aplicacions de potència mitjana a baixa amb potència inferior a 30W, mentre que l'estructura de mig pont és la més adequada per proporcionar una major eficiència energètica/densitat de potència. Pel que fa al transformador de l'estructura d'aïllament, la seva mida està relacionada amb la freqüència de commutació, i la majoria dels controladors LED de tipus aïllament utilitzen bàsicament transformadors "electrònics".
A les aplicacions d'il·luminació LED que utilitzen fonts d'alimentació DC-DC, els mètodes de conducció de LED que es poden utilitzar inclouen el tipus de resistència, el regulador de tensió lineal i el regulador de tensió d'interruptor. El diagrama bàsic de l'aplicació es mostra a la figura 2. En el mode d'accionament de tipus de resistència, el corrent directe del LED es pot controlar ajustant la resistència de detecció de corrent en sèrie amb el LED. Aquest mode d'accionament és fàcil de dissenyar, de baix cost i no té cap problema de compatibilitat electromagnètica (EMC). El desavantatge és que depèn de la tensió, necessita pantalla LED i té una baixa eficiència energètica. Els reguladors de tensió lineals també són fàcils de dissenyar i no tenen problemes d'EMC. També admeten l'estabilització de corrent i la protecció contra sobreintensitat (foldback) i proporcionen punts de configuració de corrent externs. No obstant això, els seus inconvenients inclouen la dissipació de potència i la necessitat que la tensió d'entrada sigui sempre superior a la tensió directa, amb una baixa eficiència energètica. El regulador de l'interruptor controla contínuament l'obertura i el tancament de l'interruptor (FET) a través del mòdul de control pWM, controlant així el flux de corrent.
Els reguladors de tensió de commutació tenen una eficiència energètica més alta, són independents de la tensió i poden controlar la brillantor. Tanmateix, les seves deficiències inclouen un cost relativament elevat, una major complexitat i problemes d'interferència electromagnètica (EMI). Les estructures de topologia comunes dels reguladors de commutació LEDDC-DC inclouen convertidors buck, boost, buck boost o convertidors d'inductor primari d'un sol extrem (SEpIC). Quan la tensió d'entrada mínima en totes les condicions de treball és superior a la tensió màxima de la cadena de LED, s'adopta una estructura reduïda, com ara utilitzar 24 Vdc per conduir 6 LED connectats en sèrie; Per contra, quan la tensió d'entrada màxima és inferior a la tensió de sortida mínima en totes les condicions de treball, s'adopta una estructura de reforç, com ara utilitzar 12Vdc per conduir 6 LED connectats en sèrie; Quan hi ha una superposició entre la tensió d'entrada i l'interval de voltatge de sortida, es pot utilitzar un impuls reduït o una estructura SEpIC, com ara utilitzar 12Vdc o 12Vac per conduir quatre LED connectats en sèrie. No obstant això, aquesta estructura té el menor cost i eficiència energètica ideals.
L'ús de l'alimentació de CA per conduir directament el LED també ha avançat en els últims anys. En aquesta estructura, les cadenes de LED estan disposades en direccions oposades, treballant en mig cicle, i el LED només condueix quan la tensió de línia és superior a la tensió directa. Aquesta estructura té els seus avantatges, com ara evitar la pèrdua de potència causada per la conversió AC-DC. Tanmateix, en aquesta estructura, el LED canvia a freqüències baixes, de manera que els ulls humans poden notar fenòmens de parpelleig. A més, cal afegir mesures de protecció LED en aquest disseny per protegir-lo de l'impacte de sobretensió o transitoris de la línia.
