恒流 LED 驱动器是一种 LED 电源，可调节流过 LED 阵列的电流，以保持所需的光输出水平。 传统电源提供经过调节以提供恒定电压的输出。 电流调节型 LED 驱动器是 AC-DC 或 DC-DC 转换器，其输出适合 LED 阵列的电气特性。 无论电源电压波动和其他工作条件如何变化，它都能提供准确的输出电流控制。 然而，当前的监管要求给 LED 电源的设计带来了特殊的挑战，导致产品种类繁多，在成本、性能和寿命之间存在不同程度的妥协。

为什么用恒流驱动 LED

LED 是电流驱动的而不是电压驱动的设备。当施加正向电压并且电流开始流动时，负区中的电子跳过耗尽区（结）与正区中的空穴复合。电子和空穴的每次复合都会以光的形式释放出量子电磁能。 LED 的流明输出（亮度）与通过 LED 的正向电流成正比。驱动电流越高，LED 越亮。然而，与此同时，在半导体结处产生了更大量的热量。这是因为 LED 仅将大约 50% 的能量转化为光，其余部分的能量以热量的形式释放。

当超过最大允许结温时，高热通量会对 LED 造成不可逆的损坏以及热衰减，即温度升高时光功率的降低。在较高电流密度操作下，俄歇效应可产生高动能电子。非辐射俄歇复合过程可能会导致 LED 效率降低，称为效率下降或电流密度下降。因此，不能过度驱动 LED，因为它不仅会导致热下降和电流密度下降，而且会大大缩短 LED 的使用寿命。

传统电源提供恒定电压，而不管负载中的电流波动如何。由于没有电流调节，LED 的亮度无法保持在恒定水平，并且可能发生 LED 过驱动。这就是所有 LED 都需要电流驱动的原因。恒流 (CC) LED 驱动器通常与恒压 (CV) LED 驱动器进行比较。事实上，它们之间的唯一区别是，CC LED 驱动器为 LED 提供一站式电源解决方案，而 CV 驱动器提供半处理电源，仅将电压调节到恒定水平。 LED 或 LED 模块连接到恒压 LED 驱动器，最终需要一个限流装置来调节电流。

使用恒流控制的好处

恒流 LED 驱动器主要用于驱动多个串联的 LED。 LED 串联是 LED 照明系统中使用最广泛的构建模块。这种类型的配置消除了电流平衡问题，因为只有一个电流路径，并且沿着电流路径的所有 LED 都有相同的电流流过它们。由于串中的所有 LED 从恒流 LED 驱动器接收相同的电流，整个 LED 串（LED 模块）产生亮度和颜色高度均匀的输出。恒流调节可确保 LED 模块提供一致、无波动的光输出。

恒流电源提供从线路电压到固定直流输出电流的完整电源转换。不需要额外的限流装置来将流向 LED 的电流限制在其最大额定电流以下。而在恒压电源中，每个 LED 或 LED 模块都增加了一个限流装置，以防止损坏二极管。该设备会导致功率损耗并产生额外的热负载。结果，功率效率降低，LED 容易受到高热应力的影响，尤其是当通过低效线性稳压器或电阻器进行电流限制时。

恒流调节

AC-DC LED 驱动器使用全波整流器将交流电源电压转换为未经调节的直流电压。通常在整流器输出端放置一个大滤波电容器，以消除传递到负载的大电流纹波。整流和滤波后的直流电压需要进一步强化调节，以便为具有与电流和电压敏感 LED 匹配的电气特性的负载供电。恒流 LED 驱动器的 DC-DC 转换器接收未调节的 DC 电压并使用各种技术提供稳定的输出。所有 DC-DC 转换器都有一个控制器或控制电路，可根据闭合负反馈回路提供的反馈信号调整输出。毋庸置疑，DC-DC转换器是恒流驱动电路的核心模块。它为 LED 模块提供恒定电流（例如 250、350、500、700、1000、1050 和 1400 mA），同时将正向电压保持在设计规范内。

恒流 LED 驱动器根据其用于 DC-DC 电流调节的技术可分为开关电源和线性电源。

开关电源

LED 开关电源通过高频开关操作向输出负载提供恒定功率。可单独使用或作为完整电源的一部分使用的开关稳压器在其饱和区和截止区之间切换通路元件，例如 MOSFET 或双极结型晶体管。输入电源被斩波为脉冲电压，然后使用电容器或电感器将其平滑以匹配所需的输出。在功率晶体管的饱和区和截止区工作时，开关电源可提供高达 95% 的效率。根据应用场景，SMPS 可以使用降压、升压、降压-升压、cuk、SEPIC、反激或其他拓扑来实现。在这种操作模式下，转换器电路的输出可以与输入电路电气隔离以防止触电。

对于需要高效率、高功率因数和低纹波输出的中高功率解决方案或必须处理宽输入电压范围的应用，开关电源是唯一可行的选择。开关电源的缺点是它们容易受到电磁干扰 (EMI) 的影响，而且体积庞大且价格昂贵。

线性电源

线性电源是一种低成本的 LED 驱动解决方案，被越来越多的入门级产品采用。电源电路有一个线性稳压器，它利用传递元件的可变电导率来调节输出。在实现这一点时，线性稳压器在双极晶体管（NPN、PNP）或 MOS 晶体管（NMOS、PMOS）的线性区域中运行，并通过以热量的形式耗散多余的电能来提供所需的输出。线性电源本质上是低效的，因为它要求电源电压高于负载电压。如果最小压差电压（输入到输出差分电压）不可用，它就会超出规定范围。压差是电能的浪费部分，必须设计得尽可能低。压差可以占到电源电压的15-30%，这是一个巨大的损失。耗散的功率还会对驱动器电路产生高热负载。

线性电源通常提供较差的纹波抑制，因为这些电路的设计预算很低。添加纹波抑制器会削弱该技术的成本优势，也会使功率因数校正成为一项巨大挑战。因此，使用线性电源的 LED 灯会产生高百分比的闪烁，这不适合视觉要求较高的应用。除了低成本优势之外，没有电磁干扰、板载驱动器 (DOB) 能力和高电路可靠性是线性电源最吸引人的地方。

输出电压控制

以恒流模式运行电源并不意味着其输出电压不受限制。恒流电源设计用于产生固定的输出电流，而不受电压波动的影响。但是，如果负载电阻过度增加，则输出电压必须相应增加以补偿这种变化并将输出电流保持在恒定值。此外，当串联 LED 串中的单个 LED 发生故障时，可能会发生开路。负载补偿和开路会导致输出电压上升到 IC 或其他分立电路组件的额定电压以上。因此，在恒流电路中需要过压保护，特别是在开关升压稳压器中。