โครงสร้างโทโพโลยีของแหล่งจ่ายไฟไดรเวอร์ LED
ในการใช้งานระบบไฟ LED ที่ใช้แหล่งจ่ายไฟ AC-DC โมดูลโครงสร้างของการแปลงพลังงานประกอบด้วยส่วนประกอบที่แยกจากกัน เช่น ไดโอด ทรานซิสเตอร์สวิตชิ่ง (FET) ตัวเหนี่ยวนำ ตัวเก็บประจุ และตัวต้านทานเพื่อทำหน้าที่ตามลำดับ ในขณะที่ตัวควบคุมการมอดูเลตความกว้างพัลส์ (pWM) ใช้ในการควบคุมการแปลงพลังงาน การแปลงพลังงาน AC-DC แบบแยกด้วยหม้อแปลงที่มักจะเพิ่มลงในวงจรประกอบด้วยโครงสร้างโทโพโลยี เช่น ฟลายแบ็ก ไปข้างหน้า และฮาล์ฟบริดจ์ ดังแสดงในรูปที่ 1 โทโพโลยีฟลายแบ็กเป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับแอปพลิเคชันที่ใช้พลังงานปานกลางถึงต่ำที่มีกำลังน้อยกว่า 30W ในขณะที่โครงสร้างฮาล์ฟบริดจ์เหมาะสมที่สุดสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน/ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น สำหรับหม้อแปลงในโครงสร้างแยก ขนาดของมันจะสัมพันธ์กับความถี่ในการสลับ และไดรเวอร์ LED ประเภทแยกส่วนใหญ่โดยทั่วไปจะใช้หม้อแปลง "อิเล็กทรอนิกส์"
ในการใช้งานระบบไฟ LED ที่ใช้แหล่งจ่ายไฟ DC-DC วิธีการขับเคลื่อน LED ที่สามารถใช้ได้ ได้แก่ ประเภทความต้านทาน ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้น และตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบสวิตช์ แผนภาพการใช้งานพื้นฐานแสดงในรูปที่ 2 ในโหมดขับเคลื่อนประเภทความต้านทาน กระแสไฟไปข้างหน้าของ LED สามารถควบคุมได้โดยการปรับความต้านทานการตรวจจับกระแสเป็นอนุกรมด้วย LED โหมดขับเคลื่อนนี้ออกแบบได้ง่าย ต้นทุนต่ำ และไม่มีปัญหาความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC) ข้อเสียคือขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า จำเป็นต้องคัดกรอง LED และประหยัดพลังงานต่ำ ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้นยังออกแบบได้ง่ายและไม่มีปัญหา EMC นอกจากนี้ยังรองรับการรักษาเสถียรภาพในปัจจุบันและการป้องกันกระแสเกิน (พับกลับ) และให้จุดการตั้งค่ากระแสภายนอก อย่างไรก็ตาม ข้อบกพร่อง ได้แก่ การกระจายพลังงานและความต้องการแรงดันไฟฟ้าขาเข้าให้สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าเสมอ โดยมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำ ตัวควบคุมสวิตช์จะควบคุมการเปิดและปิดสวิตช์ (FET) อย่างต่อเนื่องผ่านโมดูลควบคุม pWM ดังนั้นจึงควบคุมการไหลของกระแส
อุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบสวิตชิ่งมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงกว่า ไม่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้า และสามารถควบคุมความสว่างได้ อย่างไรก็ตาม ข้อบกพร่อง ได้แก่ ค่าใช้จ่ายที่ค่อนข้างสูง ความซับซ้อนที่สูงขึ้น และปัญหาการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) โครงสร้างโทโพโลยีทั่วไปของตัวควบคุมสวิตช์ LEDDC-DC ได้แก่ บัค บูสต์ บัคบูสต์ หรือตัวแปลงตัวเหนี่ยวนำหลักปลายเดียว (SEpIC) เมื่อแรงดันไฟฟ้าอินพุตขั้นต่ำภายใต้สภาวะการทำงานทั้งหมดมากกว่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดของสายไฟ LED โครงสร้างสเต็ปดาวน์จะถูกนำมาใช้ เช่น การใช้ 24Vdc เพื่อขับเคลื่อน LED ที่เชื่อมต่อ 6 ซีรีส์ ในทางตรงกันข้าม เมื่อแรงดันไฟฟ้าอินพุตสูงสุดน้อยกว่าแรงดันเอาต์พุตขั้นต่ำภายใต้สภาวะการทำงานทั้งหมด โครงสร้างบูสต์จะถูกนำมาใช้ เช่น การใช้ 12Vdc เพื่อขับเคลื่อน LED ที่เชื่อมต่อ 6 ซีรีส์ เมื่อมีการทับซ้อนกันระหว่างแรงดันไฟฟ้าอินพุตและช่วงแรงดันเอาต์พุต สามารถใช้สเต็ปดาวน์บูสต์หรือโครงสร้าง SEpIC ได้ เช่น การใช้ 12Vdc หรือ 12Vac เพื่อขับเคลื่อน LED ที่เชื่อมต่อสี่ซีรีส์ อย่างไรก็ตาม โครงสร้างนี้มีต้นทุนและประสิทธิภาพการใช้พลังงานในอุดมคติน้อยที่สุด
การใช้ไฟ AC เพื่อขับเคลื่อน LED โดยตรงก็มีความก้าวหน้าเช่นกันในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ในโครงสร้างนี้ สายไฟ LED จะถูกจัดเรียงในทิศทางตรงกันข้าม โดยทำงานในครึ่งรอบ และ LED จะดำเนินการเฉพาะเมื่อแรงดันไฟฟ้าของสายมากกว่าแรงดันไปข้างหน้าเท่านั้น โครงสร้างนี้มีข้อดี เช่น หลีกเลี่ยงการสูญเสียพลังงานที่เกิดจากการแปลง AC-DC อย่างไรก็ตาม ในโครงสร้างนี้ LED จะสวิตช์ที่ความถี่ต่ำ ดังนั้น ดวงตาของมนุษย์จึงอาจสังเกตเห็นปรากฏการณ์การกะพริบได้ นอกจากนี้ จำเป็นต้องเพิ่มมาตรการป้องกัน LED ในการออกแบบนี้เพื่อป้องกันผลกระทบจากไฟกระชากหรือไฟกระชาก
