wersja mobilna
Online: 586 Niedziela, 2016.12.04

Technika

Diody LED dużej mocy. Jak zrealizowac zasilanie - poradnik konstruktora

wtorek, 22 grudnia 2009 16:10

Od momentu, gdy diody LED zaczęły być używane jako źródła światła i zaczęły zastępować klasyczne żarówki i lampy CFL, zainteresowanie rynku ich właściwościami, układami sterowania i zasilania gwałtownie rośnie. Warto też poznać szczegóły techniczne i technologiczne związane z diodami LED w aplikacjach, gdyż mimo że z diodami LED szybko znajdują drogę do rynku, mają przed sobą jeszcze długą drogę do dojrzałości.

Rys. 1. Uproszczone schematy zasilaczy LED

Zasilanie diod wymaga budowy źródła prądowego, często nawet skomplikowanego, gdyż musi ono zapewnić dużą sprawność i możliwość regulacji parametrów. Do zasilania LED może wystarczyć źródło napięciowe i rezystor szeregowy (rys. 1a), jednak takie rozwiązanie wystarcza w przypadku stałej jaskrawości, małego natężenia prądu i gdy napięcie przewodzenia LED jest niewiele niższe od napięcia zasilania. Lepszą kontrolę natężenia prądu LED zapewni mały liniowy stabilizator obniżający (rys. 1b) lub układ z przełączanym kondensatorem (rys. 1c).

Do układów wysokoprądowych w szerokim zakresie napięcia wejściowego nie nadają się proste, pokazane powyżej zasilacze, z uwagi na spore zużycie mocy i niską sprawność. Trzeba wtedy zastosować sprawniejsze, ale bardziej złożone, zasilacze impulsowe (rys. 1d). Zasilacze takie mogą być konstruowane w konfiguracji z izolowaniem lub nieizolowaniem wyjścia od wejścia, realizując zależnie od potrzeby obniżanie czy podwyższanie napięcia lub obie te funkcje.

Zasilacz podwyższający, czy obniżająco-podwyższający?

Niektóre zastosowania oświetlenia LED są trywialnie proste. Na przykład lampki do oświetlania ścieżek w ogrodzie czy lampy zastępujące żarówki wymagają zwykle tylko kilku, a czasem nawet jednej LED. Zasilane są one zwykle 12V czy 24V napięcia stałego lub 12V zmiennego. Używa się do nich przeważnie stabilizatorów obniżających. Ale w przypadku większej liczby LED w lampie zastosowanie znajdują często stabilizatory podwyższające. Oprócz lamp błyskowych i lampek z pojedynczymi LED, istnieje także zapotrzebowanie na oświetlenie w wielkiej skali, o sile tysięcy lumenów. Dotyczy to oświetlenia ulicznego, oświetlenia pomieszczeń mieszkalnych i handlowych, oświetlania stadionów, a także dekoracyjnego zarówno wewnętrznego jak i zewnętrznego architektury.

Zasilanie prądem o stałym natężeniu

Tak jak w liniowych i obniżających zasilaczach LED, podstawowym zadaniem podwyższającego zasilacza LED jest dostarczanie stabilizowanego prądu do każdej LED zespołu. Najwygodniejszym rozwiązaniem jest szeregowe połączenie ich wszystkich, co zapewnia jednakowe natężenie. Najprostszym sposobem zasilania większej liczby LED z niskiego napięcia stałego jest użycie stabilizatora podwyższającego. Standardowo układy oświetleniowe są zasilane napięciem zmiennym 110/230V. Jeśli korekcja współczynnika mocy, izolacja galwaniczna i filtracja harmonicznych nie są wymagane, jednostopniowy, nieizolowany przetwornik impulsowy (w konfiguracji obniżania, podwyższania czy obniżania-podwyższania) może bezpośrednio kierować wyprostowany prąd zmienny z sieci do zasilania długich łańcuchów LED połączonych w szereg.

Często używana jest pośrednia magistrala stabilizowanego napięcia stałego wraz z korekcją współczynnika mocy, izolacją galwaniczną i filtracją. Oprócz realizowania wymagań prawnych magistrala pośredniego niższego napięcia poprawia bezpieczeństwo osób, pracujących przy oświetleniu. Na terenie Unii Europejskiej każda lampa o mocy ponad 25W wymaga korekcji współczynnika mocy. Normy bezpieczeństwa takie jak UL i CE ograniczają napięcie wyjściowe zmiennoprądowych zasilaczy napięcia stałego, służącego jako wejściowe dla podwyższających zasilaczy LED. Standardowymi napięciami są 12V i 24V, a czasem 48V. Rzadko są wyższe od 60V, granicznego napięcia stałego w klasie 2 UL.

Trudności podwyższania

Stabilizatory podwyższające są trudniejsze do projektowania niż obniżające, niezależnie od tego, czy stabilizuje się napięcie wyjściowe, czy prąd wyjściowy. Średnie natężenie prądu w indukcyjności w przetworniku podwyższającym, pracującym w trybie przewodzenia ciągłego, jest równe natężeniu prądu obciążenia (czyli prądu LED), podzielonemu przez 1-D, gdzie D jest współczynnikiem wypełnienia. Projektowanie podwyższających stabilizatorów napięcia wymaga uważnego przyjrzenia się ograniczeniom napięcia wejściowego, aby zapewnić właściwą indukcyjność i dopuszczalny prąd szczytowy.

Podwyższający zasilacz LED zwiększa napięcie wyjściowe, co wpływa na współczynnik wypełnienia, a zatem na indukcyjność i dopuszczalny prąd głównej cewki. Dla zapobieżenia nasycenia cewki trzeba obliczyć maksymalne średnie i szczytowe natężenie prądu zarówno przy UWEJ-MIN, jak i UWYJ-MAX. Na przykład w całym zakresie działania układu, prądu zasilania i temperatury struktury, UPRZEW typowej LED InGaN może się zmieniać od 3V do 4V. Różnica pomiędzy UWYJ-MAX a UWYJ-MIN jest tym większa, im więcej jest LED połączonych w szereg.

W przeciwieństwie do stabilizatora obniżającego z indukcyjnością na wyjściu, prąd wyjściowy stabilizatora podwyższającego jest przerywany. Z tego powodu na wyjściu jest potrzebny kondensator podtrzymujący wyjściowe napięcie (a zatem i prąd). O ile przeznaczeniem tego kondensatora w stabilizatorze napięciowym jest i filtrowanie, i podtrzymywanie napięcia wyjściowego w czasie zmian obciążenia, to w stabilizatorze prądowym służy on tylko do odfiltrowania składowej zmiennej prądu. Jego pojemność wybiera się możliwie najmniejszą, dla zachowania wymaganych tętnień prądu w LED. Im pojemność ta jest mniejsza, co minimalizuje jej koszt i rozmiary, tym szybsza jest reakcja przetwornika na zmiany prądu wyjściowego i tym szybciej działa regulacja jasności LED. Poważne trudności sprawia też pętla sterowania przetwornikiem.

Istnieją stabilizatory obniżające o różnych sposobach sterowania modulacją szerokości impulsów (PWM), napięciowym, szczytowo- prądowym, stałym lub sterowanym czasem przewodzenia czy histerezowym. Stabilizatory podwyższające, pracujące w trybie przewodzenia ciągłego (za wyjątkiem urządzeń małej mocy i przenośnych), są niemal wyłącznie ograniczone do szczytowo-prądowego sterowania PWM, dzięki temu, że dostarczają moc do wyjścia, w czasie gdy tranzystor sterujący jest rozwarty. Przy projektowaniu zasilacza LED, sterującego prądem wyjściowym, pętla sterowania musi uwzględniać diodowe obciążenie zasilacza, bardzo różniące się od typowego obciążenia w podwyższającym stabilizatorze napięcia.

W szczytowo-prądowym trybie sterowania impedancja obciążenia silnie wpływa tak na wzmocnienie stałoprądowe, jak i położenie biegunów transmitancji obwodu sterowania. Impedancję obciążenia stabilizatora napięciowego wyznacza się, dzieląc napięcie wyjściowe przez prąd wyjściowy. Ale LED-y są diodami o dynamicznym charakterze rezystancji. Można ją wyznaczyć z wykresu zależności napięcia przewodzenia od prądu, biorąc nachylenie stycznej w punkcie wyznaczonym prądem przewodzenia.

Rys. 2. Obniżające i podwyższające zasilacze LED

Jak widać na rysunku 2, w skład dzielnika sprzężenia zwrotnego w stabilizatorze prądu wchodzi rezystancja obciążenia, zamykająca pętlę sterowania. Współczynnik sprzężenia zwrotnego ROD/(ROD + rD) (gdzie ROD jest rezystorem odczytu - czyli czujnikiem prądu - jak na rys. 6 i 8, a rD rezystancją przewodzenia diod) obniża wzmocnienie stałoprądowe układu. W praktyce w wielu, jeśli nie w większości, zasilaczy LED stosuje się ściemnianie. Niezależnie od sposobu ściemniania, przez liniową regulację prądu przewodzenia (ściemnianie analogowe) czy przez włączanie i wyłączanie prądu z dużą częstotliwością (ściemnianie cyfrowe, czyli PWM), system wymaga szerokiego pasma częstotliwości i szybkiego reagowania, tak jak stabilizatory napięcia.

Problemy obniżania-podwyższania

Duże zróżnicowanie rodzajów LED, liczb diod łączonych szeregowo, sposobów produkcji oraz zmienność temperatury otoczenia przyczyniają się do znacznego zróżnicowania napięć zasilających. Na przykład samochody zaczyna się wyposażać w diodowe lampy do jazdy dziennej. Trzy 3-watowe białe LED przy prądzie 1A wykazują napięcie przewodzenia około 12V. Samochodowa instalacja napięciowa działa zwykle pod napięciem od 9V do 16V. W zasadzie lepsze wyniki osiąga się ze stabilizowanym obniżającym zasilaczem LED niż podwyższającym, ale w tym wypadku oba są dalekie od ideału. Jeśli konieczne jest użycie stabilizatora obniżająco-podwyższającego, najtrudniejszą decyzją będzie wybór jego rozwiązania.

Podstawową różnicą pomiędzy każdym z możliwych stabilizatorów obniżającopodwyższających a obniżającym lub podwyższającym jest to, że w tym pierwszym wejście nigdy nie łączy się bezpośrednio z wyjściem. W części cyklu przełączania wejście i wyjście zarówno stabilizatora obniżającego, jak i podwyższającego są ze sobą łączone (za pośrednictwem indukcyjności i przełącznika lub diody) i dzięki temu ich sprawność jest wyższa. Natomiast w stabilizatorach obniżająco--podwyższających cała przeznaczona dla obciążenia energia jest magazynowana w polu magnetycznym (cewki lub transformatora) albo elektrycznym (kondensatora), wynikiem czego jest wyższy prąd szczytowy lub większe napięcie na przełącznikach.

Działanie przetwornika musi być dopracowane, zwłaszcza zbocza napięcia wejściowego i wyjściowego, ponieważ szczytowe natężenie prądu przełączania wypada przy UWEJ-MIN i UWYJ-MAX, ale za to szczytowe napięcie przełączania przy UWEJ-MAX i UWYJ-MAX. Oznacza to, że stabilizator obniżająco-podwyższający jest większy i mniej sprawny niż tej samej mocy stabilizator obniżający lub podwyższający o tej samej mocy wyjściowej. Stabilizator obniżająco-podwyższający z jednym dławikiem można zbudować z tej samej liczby komponentów, co odpowiedni obniżający lub podwyższający, co jest zaletą z punktu widzenia kosztów.

Rys. 3. Zasilacz obniżająco-podwyższający „górnostronny” (A) i „dolnostronny” (B)

Wadą tej konstrukcji jest to, że napięcie wyjściowe albo jest odwrócone względem wejściowego (rys. 3a), albo stabilizowane w stosunku do wejściowego (rys. 3b). W takim przypadku staje się potrzebny układ do odwracania polaryzacji napięcia wyjściowego lub przesuwania poziomu. Podobnie jak w stabilizatorach podwyższających ich prąd wyjściowy nie jest ciągły i oba wymagają kondensatora na wyjściu, zapewniającego ciągły przepływ prądu w LED. Użyte w nich MOSFET-y mocy muszą dopuszczać prąd o natężeniu równym sumie prądu wejściowego i prądu przewodzenia LED, a także napięcie równe sumie napięcia wejściowego i wyjściowego.

Inne rozwiązania

Rys. 4. Zasilacz LED typu SEPIC

Dzięki indukcyjności wejściowej i dodatniemu napięciu wyjściowemu prąd wejściowy w przetwornikach SEPIC nie jest przerywany. Podobnie jak w stabilizatorze podwyższającym i obniżająco-podwyższającym z pojedynczą cewką, potrzebny jest w nim kondensator wyjściowy do wygładzania prądu w LED. Dodatkową zaletą przetworników SEPIC jest to, że niemal każdy dolnostronny stabilizator lub zasilacz może zostać skonfigurowany jako SEPIC bez stosowania układu do przesuwania poziomu albo odwracania polaryzacji napięcia wyjściowego.

Do zasilania LED można też stosować, rzadko używane do stabilizacji napięcia, przetworniki Cuka, w których ani prąd wejściowy, ani wyjściowy nie jest przerywany. Polaryzacja napięcia wyjściowego jest w nich odwrócona, jak w górnostronnym obniżająco-podwyższającym, ale kondensator wyjściowy nie jest konieczny. Przetwornik Cuka wyróżnia się tą zaletą jako jedyny spośród stabilizatorów nieizolowanych. Ani stabilizator obniżający, ani obniżająco-podwyższający nie są preferowanymi zasilaczami impulsowymi dla LED, ze względu na stopień komplikacji, liczbę komponentów, niższą sprawność (zwłaszcza obniżająco-podwyższający) i ograniczony wybór sposobów sterowania.

Rys. 5. Stabilizator Cuka

Są jednakże „lepszym złem”, w miarę jak lampy LED są stosowane coraz liczniej. W niektórych przypadkach do zasilania LED można użyć układów obniżających, a nawet liniowych stabilizatorów. Może to dotyczyć bardzo dużych źródeł światła, jak oświetlenie uliczne, w których potrzeba co najmniej stu jednowatowych czy większych LED. Ogólnie biorąc, moc LED do zwykłego oświetlenia staje się coraz większa, a w dziedzinie pośredniej, jak reflektory samochodowe i mniejsze lampy, najlepsze okazują się prądowe stabilizatory podwyższające i obniżająco-podwyższające.

Ściemnianie PWM

Rys. 6. Zasilacz LED ze ściemnianiem PWM oraz przebiegi wyjściowe

Niezależnie czy LED zasila się stabilizatorem obniżającym, podwyższającym, czy obniżająco-podwyższającym, podstawowym celem jest maksymalizacja natężenia światła. Nieliczne aplikacje wymagają jedynie włączania i wyłączania światła. Ale w wielu jest potrzebna regulacja natężenia od zera do 100%, często z dużą dokładnością. Projektant ma dwie możliwości - liniowe regulowanie natężenia prądu (ściemnianie analogowe) albo użycie układów przełączających (ściemnianie cyfrowe) z częstotliwością dostatecznie dużą, aby oczy mogły bez zmęczenia uśredniać natężenie. Zastosowanie modulacji szerokości impulsów (PWM) do wyznaczania okresu i współczynnika wypełnienia (rys. 6) jest najprostszym sposobem ściemniania cyfrowego, a stabilizator obniżający zapewnia najlepsze parametry.

Najprostsze w realizacji jest zwykle ściemnianie analogowe, jednak w praktyce przeważnie stosuje się ściemnianie PWM, gdyż w zależności od średniego prądu zasilania zmienia się dominująca długość fali świetlnej. W białych LED zmienia się skorelowana temperatura koloru (CCT). Ludzkie oko z trudnością zauważa kilkunanometrową zmianę długości fali czerwonej, zielonej lub niebieskiej LED, zwłaszcza gdy równocześnie zmienia się natężenie światła. Ale zmiana temperatury światła białego jest łatwo zauważalna.

W urządzeniach z więcej niż jedną LED różnica CCT pomiędzy sąsiednimi LED rzuca się w oczy i jest niemiła. Jest to także widoczne w źródłach światła z wieloma monochromatycznymi LED. Wszelkie między nimi różnice działają irytująco. Producenci LED w ramach danych technicznych podają natężenie prądu, przy którym jest gwarantowana długość dominującej fali świetlnej albo CCT. Ściemnianie za pomocą PWM pozwala zachować niezmieniony kolor niezależnie od natężenia światła. Jest to szczególnie potrzebne w przypadku diod RGB, w których biel otrzymuje się przez precyzyjne mieszanie kolorów składowych.

Z punktu widzenia scalonych zasilaczy ściemnianie analogowe stwarza spore trudności w osiągnięciu dokładnej regulacji prądu. Praktycznie każdy zasilacz LED zawiera szeregowy rezystorowy czujnik prądu. Powstający na nim spadek napięcia UOD jest dobierany kompromisowo pomiędzy małą mocą traconą a wysokim stosunkiem sygnału do szumu. Tolerancje elementów, przesunięcia i opóźnienia w zasilaczu wprowadzają błędy raczej stałe. W celu zmniejszenia prądu wyjściowego w systemie z zamkniętą pętlą musi zostać zmniejszone UOD. A to z kolei obniża dokładność prądu wyjściowego, zatem prąd ten z trudnością może być specyfikowany, kontrolowany i gwarantowany. Natomiast ściemnianie PWM umożliwia dokładną liniową regulację natężenia światła do znacznie niższego poziomu niż ściemnianie analogowe.

Częstotliwość ściemniania a współczynnik kontrastu

Rys. 7. Opóźnienia przy ściemnianiu

Ograniczony czas reakcji zasilacza PWM dla LED stwarza projektantowi pewne trudności. Są trzy rodzaje opóźnienia (rys. 7). Im są one dłuższe, tym mniejszy daje się uzyskać współczynnik kontrastu (który jest miarą kontroli natężenia światła). Jak pokazano na rysunku, tP oznacza opóźnienie propagacji od momentu wzrostu sygnału USCIEM do momentu, w którym zaczyna się wzrost prądu wyjściowego zasilacza. Natomiast tNAR jest czasem, w którym prąd ten osiąga pełną wartość, a tOP czasem, w którym spada z powrotem do zera. Im częstotliwość ściemniania fSCIEM jest niższa, tym współczynnik kontrastu wyższy, bowiem tym mniejszą część okresu ściemniania TSCIEM zajmują niezmieniające się opóźnienia.

Dolna granica fSCIEM to około 120Hz, ponieważ poniżej tej częstotliwości oko ludzkie przestaje postrzegać impulsy jako światło ciągłe. Górną granicę wyznacza minimalny wymagany współczynnik kontrastu. Wielkość tę można wyrazić jako odwrotność minimalnego czasu przewodzenia:

WK = 1/tP-MIN

gdzie tP-MIN = tP + tNAR.

Telewizja przemysłowa wymagają często znacznie wyższej częstotliwości ściemniania, ponieważ czas reakcji szybkiej kamery czy czujnika jest znacznie krótszy niż ludzkiego oka. Szybkie włączanie i wyłączanie źródła światła w tych zastosowaniach nie ma na celu zmniejszenia intensywności światła, tylko jego synchronizację z czasem ekspozycji kamery lub czujnika.

Ściemnianie za pomocą stabilizatora impulsowego

Impulsowe zasilacze LED wymagają specjalnego podejścia, są bowiem włączane i wyłączane z dużą częstotliwością. Stabilizatory w standardowych zasilaczach są zwykle wyposażane w wyprowadzenie zezwalania albo wstrzymywania, do którego można doprowadzić sygnał PWM, ale związany z tym czas opóźnienia tP jest zwykle duży, ponieważ w stanie wyłączenia scalonego zasilacza jest preferowany mały pobór prądu, a nie szybkość reakcji. W impulsowych stabilizatorach dla LED te preferencje są odwrotne i wewnętrzne obwody sterujące pozostają w czasie wyłączenia na tyle aktywne, aby nie obniżać tP.

Optymalizacja sterowania natężeniem światła wymaga minimalizowania opóźnień narastania i opadania nie tylko w celu uzyskania najwyższego współczynnika kontrastu, ale także dla zminimalizowania czasu, w którym natężenie prądu LED jest niższe od maksymalnego, dla którego nie jest gwarantowana dominująca długość fali światła i odwzorowanie koloru. Standardowy stabilizator impulsowy ma zwykle płynny rozruch i płynne wyłączenie, ale w zasilaczach wyspecjalizowanych do LED czasy narastania i opadania są maksymalnie skrócone. Redukcji tNAR i tOP są podporządkowane rozwiązania stabilizatora impulsowego zarówno w krzemie, jak i układowe.

Przetworniki obniżające górują nad innymi rodzajami stabilizatorów impulsowych pod względem szybkości przerzutów z dwóch różnych powodów. Po pierwsze, stabilizator obniżający jest jedynym, który dostarcza prądu do wyjścia w czasie, gdy przełącznik sterujący jest włączony. Dzięki temu pętla sterująca w stabilizatorze obniżającym, tak napięciowym, jak i prądowym, PWM (nie mylić z PWM do ściemniania) jest szybsza niż we wszelkiego rodzaju przetwornikach podwyższających i obniżająco-podwyższających. Przepływ prądu w trakcie włączenia przełącznika łatwiej się też przystosowuje do sterowania z histerezą, które jest jeszcze szybsze od najlepszych sterujących pętli napięciowych czy prądowych.

Po drugie, cewka indukcyjna stabilizatora obniżającego jest połączona z wyjściem w ciągu całego cyklu przełączania. Dzięki temu prąd wyjściowy jest ciągły, a kondensator wyjściowy nie jest potrzebny. Bez tego kondensatora stabilizator obniżający jest rzeczywistym źródłem prądowym o dużej impedancji, zdolnym do bardzo szybkiego zmieniania napięcia wyjściowego. Przetworniki Cuka również charakteryzują się nieprzerwanym połączeniem indukcyjności z wyjściem, ale pętlę sterującą mają wolniejszą, a sprawność niższą.

Szybciej niż za pośrednictwem wyprowadzenia zezwalającego

Nawet całkowicie histeretyczny stabilizator obniżający bez kondensatora wyjściowego nie spełnia wymagań niektórych systemów ściemniania PWM. Wymagają one wysokiej częstotliwości PWM i dużego współczynnika kontrastu, a zatem krótkich czasów narastania i małych opóźnień.

Dotyczy to systemów wizyjnych, telewizji przemysłowej, podświetlania paneli LCD i projekcji wideo. W niektórych przypadkach częstotliwość ściemniania PWM musi być odsunięta poza zakres audio, do min. 25 kHz, a nawet wyżej. Wraz z redukcją okresu ściemniania do mikrosekund całkowite czasy narastania i opadania prądu LED wraz z opóźnieniem propagacji muszą zostać skrócone do nanosekund. W szybkim scalonym stabilizatorze obniżającym bez kondensatora wyjściowego opóźnienia we włączaniu i wyłączaniu prądu wyjściowego zależą od opóźnień propagacji w układzie i od fizycznych właściwości wyjściowej cewki indukcyjnej.

Rys. 8. Ściemnianie równoległym MOSFET-em oraz przebiegi wyjściowe

Dla uzyskania rzeczywiście szybkiego ściemniania PWM oba te czynniki trzeba obejść. Najlepiej da się to zrobić przez zwieranie łańcucha LED (rys. 8) równoległym wyłącznikiem, którym zazwyczaj bywa MOSFET. Mimo jego włączenia stabilizator nie przerywa działania, a prąd płynie przez indukcyjność. Podstawową wadą tej metody jest marnotrawienie mocy w czasie, gdy LED są wyłączone, pomimo że napięcie wyjściowe ogranicza się w tym czasie jedynie do spadku napięcia na czujniku prądu. Ściemnianie za pomocą równoległego tranzystora powoduje niezwłoczne zmiany napięcie wyjściowego, na co, starająca się zachować stałość prądu wyjściowego, pętla sterująca układu scalonego musi szybko reagować. Tak jak przy ściemnianiu za pośrednictwem wyprowadzenia logicznego, szybkość reakcji przetwornika zależy od szybkości pętli sterującej. Najlepsze wyniki uzyskuje się, stosując stabilizator obniżający ze sterowaniem histeretycznym.

Szybka PWM w zasilaczu podwyższającym i obniżająco-podwyższającym

Ani stabilizatory podwyższające, ani obniżająco-podwyższające nie są dobrze przystosowane do ściemniania PWM. Jest tak dlatego, że w trybie ciągłego przewodzenia nie mają szerokiego pasma pętli sterującej, wymaganego w taktowanych stabilizatorach. Należy też pamiętać, że w stabilizatorze podwyższającym napięcie wyjściowe nie może być niższe od wejściowego. Wywołuje to bowiem efekt zwarcia na wejściu i uniemożliwia ściemnianie równoległym tranzystorem. W układach obniżająco-podwyższających ściemnianie równoległym MOSFET-em jest niemożliwe lub co najmniej niepraktyczne ze względu na konieczność użycia kondensatora wyjściowego (przetwornice SEPIC, obniżająco-podwyższające i separowane zaporowe) albo ze względu na niekontrolowany prąd indukcyjności wejściowej w czasie zwarcia na wyjściu (przetwornice Cuka).

Rys. 9. Stabilizator podwyższający z szeregowym
przełącznikiem ściemniania

W razie potrzeby rzeczywiście szybkiego ściemniania PWM najlepszym rozwiązaniem jest system dwustopniowy, ze stabilizatorem obniżającym na zasilającym LED wyjściu. Jeżeli z uwagi na rozmiary i koszt nie jest to możliwe, można zastosować przetwornicę z przerywaniem szeregowym z rysunku 9. Prąd LED jest wtedy przerywany błyskawicznie. Jednakże szczególną uwagę trzeba zwrócić na reakcję systemu.

Tak gwałtowne rozwarcie obwodu wywołuje ekstremalnie szybki przerzut z równoczesnym przerwaniem pętli sprzężenia zwrotnego i nieograniczonym wzrostem napięcia wyjściowego stabilizatora. Trzeba więc zastosować obwody poziomujące wyjście i wzmacniacz błędu w celu uchronienia układu przed przepięciami. Takie obwody poziomujące są trudne do realizacji na zewnątrz specjalizowanych do LED scalonych zasilaczy do podwyższających i obniżająco-podwyższających, w praktyce jedynych do wdrażania ściemniania PWM za pomocą tranzystora. (KKP)