不同電源及功率的LED照明驅(qū)動器方案(一)

隨著LED技術(shù)的發(fā)展，LED的應(yīng)用已經(jīng)從傳統(tǒng)的小功率便攜產(chǎn)品背光拓展至中大功率的室內(nèi)照明、室外照明及手電筒等應(yīng)用。根據(jù)驅(qū)動電源的不同，LED照明通常可以劃分為交流-直流(AC-DC) LED照明、直流-直流(DC-DC) LED照明電源以及電池供電的LED手電筒等不同類型，LED燈具及其功率也各不相同，如3 W PAR16、3×2 W PAR20、10 W/15 W PAR30、15 W/22 W PAR38、1 W G13、3 W GU10、1 W MR11、3 W MR16、3 W/9 W/15 W嵌燈、1W-3W閱讀燈等。

1，AC-DC LED照明解決方案

安森美半導(dǎo)體在AC-DC電源供電的LED照明應(yīng)用中，提供各種離線控制器及功率因數(shù)校正(PFC)控制器，并配合隔離及非隔離要求提供不同的LED應(yīng)用方案。在交流線路電壓與LED之間沒有物理電氣連接的隔離應(yīng)用中，常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有反激(Flyback)及雙電感加單電容(LLC)半橋諧振。不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適合于不同的功率范圍或是用于滿足特別的設(shè)計要求。例如，反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是小于100 W的中低功率應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)選擇，而LLC半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是大功率和高能效的首選方案。

圖1：不同功率范圍的隔離型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

AC-DC LED照明應(yīng)用中，小功率的LED應(yīng)用通常以恒流(CC)來驅(qū)動，而恒壓(CV)功能是在輸出開路的情況下作為保護功能。大功率的LED應(yīng)用可能需要在電路中增加功率因數(shù)校正(PFC)，其中的AC-DC轉(zhuǎn)換與LED驅(qū)動兩部分電路既可能采用整體式(integral)配置，即兩者融合在一起，均位于照明燈具內(nèi)，也可以采用分布式(distributed)配置，如圖2，從而簡化安全考慮，并增加系統(tǒng)靈活性。

圖2：大功率LED驅(qū)動的分布式(distributed)配置結(jié)構(gòu)

從應(yīng)用的具體功率范圍來看，AC-DC LED照明的電源方案應(yīng)用主要包括：

 -1 W-8 W：G13/GU10/PAR16/PAR20照明

 -8W -25 W：PAR30/PAR38照明

 -50 W-300 W：區(qū)域照明

1) 1 W-8 W AC-DC LED照明應(yīng)用

這類應(yīng)用要求的輸入電壓為90至264 Vac，能效達(dá)80%，同時提供短路保護、過壓保護等保護特性，并提供350 mA、700 mA恒流，應(yīng)用領(lǐng)域包括G13、GU10、PAR16、PAR20及嵌燈(downlight)等。

這類應(yīng)用中可以采用安森美半導(dǎo)體的NCP1015自供電單片開關(guān)穩(wěn)壓器。這顆器件集成了固定頻率(65/100/130 kHz)電流模式控制器和700 V的高壓MOSFET，提供構(gòu)建強固的低成本電源所需的全部特性，如軟啟動、頻率抖動、短路保護、跳周期、最大峰值電流設(shè)定點及動態(tài)自供電功能(無需輔助繞組)等。圖3顯示的是NCP1015在隔離型1 W-8 W范圍AC-DC LED照明應(yīng)用的電路示意圖。值得一提的是，NCP1015同樣可用于非隔離型(電路中不含高頻變壓器)1 W-8 W范圍的AC-DC LED照明應(yīng)用，電路中可以采用抽頭(tapped)電感來提高M(jìn)OSFET工作的占空比，并改善系統(tǒng)能效及電路性能。

圖3：安森美半導(dǎo)體8 W LED驅(qū)動應(yīng)用電路示電圖(輸入電壓為85至264 Vac)[!--empirenews.page--]

2) 8 W-25 W AC-DC LED照明應(yīng)用

美國能源部(DOE)“能源之星”(ENERGYSTAR™)固態(tài)照明(SSL)規(guī)范中規(guī)定任何功率等級皆須強制提供功率因數(shù)校正(PFC)。這標(biāo)準(zhǔn)適用于一系列特定產(chǎn)品，如嵌燈、櫥柜燈及臺燈，其中，住宅應(yīng)用的LED驅(qū)動器功率因數(shù)須大于0.7，而商業(yè)應(yīng)用中則須大于0.9。但這項標(biāo)準(zhǔn)屬于自愿性標(biāo)準(zhǔn)，即可以選擇不遵從或是遵從。

相應(yīng)地，在8 W-25 W AC-DC LED照明應(yīng)用中，我們考慮兩種情況，一種是應(yīng)用沒有功率因數(shù)要求，即不需采用PFC控制器，另一種是要求采用PFC控制器。在不需要PFC的應(yīng)用中，我們假定輸入電壓規(guī)格為90~132 Vac或180~264Vac(或通用輸入)，能效達(dá)85%，提供短路保護及開路保護等保護特性，輸出電流為350 mA、700 mA及1 A恒流，相應(yīng)地可以采用安森美半導(dǎo)體的NCP1028或NCP1351。其中，NCP1028是一款增強型單片開關(guān)穩(wěn)壓器，適用于在通用主電源輸入的應(yīng)用中提供數(shù)瓦至15 W的輸出功率。NCP1028的導(dǎo)通阻抗比NCP101x更低，提供800 mA峰值電流，具備NCP101x的諸多特性，此外還提供過功率保護、內(nèi)置斜坡補償及輸入欠壓保護等特性。NCP1351則是一款固定導(dǎo)通時間、可變關(guān)閉時間脈寬調(diào)制(PWM)控制器，適用于成本至關(guān)重要的低功率離線反激開關(guān)電源應(yīng)用。這顆器件支持頻率反走，還具有閂鎖輸入、自然的頻率抖動、負(fù)電流感測及擴展的電源電壓范圍等特性。圖4顯示的是90至264 Vac輸入條件下基于NCP1351的8 W-25 W LED照明方案。

圖4：基于NCP1351的8 W至25 W AC-DC LED照明應(yīng)用電路示意圖。

需要PFC的8 W-25 W AC-DC LED照明應(yīng)用中，假定輸入電壓規(guī)格為90至264 Vac，功率因數(shù)高于0.9，能效達(dá)80%，提供短路及過功率保護，輸出電流同樣有350 mA、700 mA和1 A等不同選擇。在這類應(yīng)用中，可以采用安森美半導(dǎo)體的NCP1607或NCP1608 PFC控制器。NCP1607是一款高性價比的臨界導(dǎo)電模式(CrM) PFC控制器。這顆器件與業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)引腳完全兼容，簡化工程師的設(shè)計?？烧{(diào)節(jié)的過壓保護(OVP)及環(huán)路開路保護等功能也增強了設(shè)計靈活性及強固性。圖5展示的是NCP1607/NCP1608在85至135 Vac或185至264 Vac輸

入條件下的LED照明應(yīng)用方案。

圖5：基于NCP1607/8 PFC控制器的8 W-25 W AC-DC LED照明應(yīng)用示意圖