La structure topologique de l'alimentation du pilote de LED
Dans les applications d'éclairage LED utilisant une alimentation AC-DC, le module de construction de conversion de puissance comprend des composants discrets tels que des diodes, des transistors de commutation (FET), des inductances, des condensateurs et des résistances pour remplir leurs fonctions respectives, tandis que les régulateurs à modulation de largeur d'impulsion (PWM) sont utilisés pour contrôler la conversion de puissance. La conversion de puissance AC-DC isolée avec des transformateurs généralement ajoutés au circuit comprend des structures topologiques telles que flyback, forward et demi-pont, comme le montre la figure 1. La topologie flyback est le choix standard pour les applications de puissance moyenne à faible avec une puissance inférieure à 30 W, tandis que la structure en demi-pont est la plus adaptée pour fournir une efficacité énergétique/densité de puissance plus élevée. Quant au transformateur dans la structure d'isolation, sa taille est liée à la fréquence de commutation, et la plupart des pilotes de LED de type isolation utilisent essentiellement des transformateurs « électroniques ».
Dans les applications d'éclairage LED utilisant une alimentation DC-DC, les méthodes de pilotage des LED pouvant être utilisées incluent le type de résistance, le régulateur de tension linéaire et le régulateur de tension de commutation. Le schéma d'application de base est illustré à la figure 2. Dans le mode d'entraînement de type résistance, le courant direct de la LED peut être contrôlé en ajustant la résistance de détection de courant en série avec la LED. Ce mode de pilotage est facile à concevoir, peu coûteux et ne présente aucun problème de compatibilité électromagnétique (CEM). L'inconvénient est qu'il dépend de la tension, qu'il doit filtrer les LED et qu'il a une faible efficacité énergétique. Les régulateurs de tension linéaires sont également faciles à concevoir et ne présentent aucun problème de CEM. Ils prennent également en charge la stabilisation du courant et la protection contre les surintensités (repliement) et fournissent des points de réglage de courant externes. Cependant, leurs inconvénients incluent la dissipation de puissance et la nécessité que la tension d'entrée soit toujours supérieure à la tension directe, avec une faible efficacité énergétique. Le régulateur de commutateur contrôle en permanence l'ouverture et la fermeture de l'interrupteur (FET) via le module de commande pWM, contrôlant ainsi le flux de courant.
Les régulateurs de tension de commutation ont une efficacité énergétique plus élevée, sont indépendants de la tension et peuvent contrôler la luminosité. Cependant, leurs inconvénients incluent un coût relativement élevé, une complexité plus élevée et des problèmes d'interférences électromagnétiques (EMI). Les structures topologiques courantes des régulateurs à découpage LEDDC-DC comprennent les convertisseurs abaisseur, élévateur, abaisseur ou à inductance primaire asymétrique (SEpIC). Lorsque la tension d'entrée minimale dans toutes les conditions de travail est supérieure à la tension maximale de la chaîne de LED, une structure abaisseur est adoptée, par exemple en utilisant 24 V CC pour piloter 6 LED connectées en série ; Au contraire, lorsque la tension d'entrée maximale est inférieure à la tension de sortie minimale dans toutes les conditions de travail, une structure boost est adoptée, par exemple en utilisant 12 V CC pour piloter 6 LED connectées en série ; Lorsqu'il y a un chevauchement entre la plage de tension d'entrée et la plage de tension de sortie, une structure abaisseur ou SEpIC peut être utilisée, par exemple en utilisant 12 V CC ou 12 V CA pour piloter quatre LED connectées en série. Cependant, cette structure présente le coût et l'efficacité énergétique les moins idéaux.
L’utilisation du courant alternatif pour piloter directement les LED a également fait quelques progrès ces dernières années. Dans cette structure, les chaînes de LED sont disposées dans des directions opposées, fonctionnant selon un demi-cycle, et la LED ne conduit que lorsque la tension de ligne est supérieure à la tension directe. Cette structure présente des avantages, comme celui d'éviter les pertes de puissance causées par la conversion AC-DC. Cependant, dans cette structure, les LED commutent à basses fréquences, de sorte que les yeux humains peuvent remarquer des phénomènes de scintillement. De plus, des mesures de protection des LED doivent être ajoutées dans cette conception pour la protéger de l'impact des surtensions ou des transitoires de ligne.
