半導(dǎo)體照明這一新興領(lǐng)域的出現(xiàn),使同時專長於電力電子學(xué)、光學(xué)和熱管理學(xué)(機械工程)這三個領(lǐng)域的工程師成為搶手人才。目前,在三個領(lǐng)域都富有經(jīng)驗的工程師并不很多,而這通常意味著系統(tǒng)工程師或者整體產(chǎn)品工程師的背景要和這三大領(lǐng)域相關(guān),同時他們還需盡可能與其他領(lǐng)域的工程師協(xié)作。系統(tǒng)工程師常常會把自己原領(lǐng)域養(yǎng)成的習(xí)慣或積累的經(jīng)驗帶入設(shè)計工作中,這和一個主要研究數(shù)位系統(tǒng)的電子工程師轉(zhuǎn)去解決電源管理問題時所遇到的情況相同:他們可能依靠單純的模擬,不在試驗臺上對電源做測試就直接在電路板上布線,因為他們沒有認識到:開關(guān)穩(wěn)壓器需要仔細檢查電路板布局;另外,如果沒有經(jīng)過試驗臺測試,實際的工作情況很難與模擬一致。
在設(shè)計LED燈具的過程中,當(dāng)系統(tǒng)架構(gòu)工程師是位元電子電力專家,或者若電源設(shè)計被承包給一家工程公司時,一些標(biāo)準(zhǔn)電源設(shè)計中常見的習(xí)慣就會出現(xiàn)在LED驅(qū)動器設(shè)計中。一些習(xí)慣是很有用的,因為LED驅(qū)動器在很多方面與傳統(tǒng)的恒壓源非常相似。兩類電路都工作在較寬的輸入電壓范圍和較大的輸出功率下,另外這兩類電路都面對連接到交流電源、直流穩(wěn)壓電源軌還是電池上等不同連接方式所帶來的挑戰(zhàn)。電力電子工程師習(xí)慣於總想確保輸出電壓或電流的高精確度,對LED驅(qū)動器而言并不是很好的習(xí)慣。諸如FPGA和DSP之類的數(shù)位負載需要更低的核心電壓,而這又要求更嚴(yán)格的控制,以防止出現(xiàn)較高的誤碼率。因此,數(shù)位電源軌的公差通常會控制在±1%以內(nèi)或比它們的標(biāo)稱值小,也可用其絕對數(shù)值表示,如0.99V至1.01V。在將傳統(tǒng)電源的設(shè)計習(xí)慣引入LED驅(qū)動器設(shè)計領(lǐng)域時,帶來的問題就是:為了實現(xiàn)對輸出電流公差的嚴(yán)格控制,將浪費更多的電力并使用更昂貴的元件,或者二者兼而有之。
善用每一分預(yù)算
理想的電源是成本不高,效率能達到100%,并且不占用空間。電力電子工程師習(xí)慣了從客戶那里聽取意見,他們也會盡最大力量去滿足那些要求,力圖在最小的空間和預(yù)算范圍內(nèi)進行系統(tǒng)設(shè)計。在進行LED驅(qū)動器設(shè)計時也不例外,事實上它面對更大的預(yù)算壓力,因為傳統(tǒng)的照明技術(shù)已經(jīng)完全實現(xiàn)了商品化,其價格已經(jīng)非常低廉。所以,花好預(yù)算下的每一分錢都非常重要,這也是一些電力電子設(shè)計師工程師被老習(xí)慣‘引入歧途’的地方。要將LED電流的精確度控制到與數(shù)位負載的供電電壓的精度相同,則會既浪費電,又浪費錢。100mA到1A是當(dāng)前大多數(shù)產(chǎn)品的電流范圍,特別是目前350mA(或者更確切地說,光電半導(dǎo)體結(jié)的電流密度為350mA/mm2)是熱管理和照明效率間常采納的折衷方案?刂芁ED驅(qū)動器的積體電路是矽基的,所以在1.25V的范圍內(nèi)有一個典型的帶隙。要在1.25V處達到1%的容差,亦即需要±12.5mV的電壓范圍。這并不難實現(xiàn),能達到這種容差或更好容差范圍的低價電壓參考電路或電源控制IC種類繁多,價格低廉。當(dāng)控制輸出電壓時,可在極低功率下使用高精度電阻來回饋輸出電壓。為控制輸出電流,需要對回饋方式做出一些調(diào)整.