詳解不同電源及功率等級的LED照明驅動器方案

文章來源:恒光電器

發布時間:2013-10-30

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AC-DCLED照明解決方案

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

AC-DCLED照明應用中，小功率的LED應用通常以恒流(CC)來驅動，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應用可能需要在電路中增加功率因數校正(PFC)，其中的AC-DC轉換與led驅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，也可以采用分布式(distributed)配置，如圖2，照明產品，從而簡化安全考慮，并增加系統靈活性。

從應用的具體功率范圍來看，AC-DCLED照明的電源方案應用主要包括：

1W-8W：G13/GU10/PAR16/PAR20照明

8W-25W：PAR30/PAR38照明

50W-300W：區域照明

1).1W-8WAC-DCLED照明應用

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

這類應用中可以采用安森美半導體的NCP1015自供電單片開關穩壓器。這顆器件集成了固定頻率(65/100/130kHz)電流模式控制器和 700V的高壓MOSFET，恒光電器,照亮您的生活，提供構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、最大峰值電流設定點及動態自供電功能(無需輔助繞組)等。圖3顯示的是NCP1015在隔離型1W-8W范圍AC-DCLED照明應用的電路示意圖。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)1W-8W范圍的AC-DCLED照明應用，電路中可以采用抽頭(tapped)電感來提高MOSFET工作的占空比，并改善系統能效及電路性能。

圖3：安森美半導體8 W LED驅動應用電路示電圖(輸入電壓為85至264 Vac)

2).8W-25WAC-DCLED照明應用

美國能源部(DOE)“能源之星” (ENERGYSTAR?)固態照明(SSL)規范中規定任何功率等級皆須強制提供功率因數校正(PFC)。這標準適用于一系列特定產品，如嵌燈、櫥柜燈及臺燈，其中，住宅應用的LED驅動器功率因數須大于0.7，而商業應用中則須大于0.9。但這項標準屬于自愿性標準，即可以選擇不遵從或是遵從。

相應地，LED球泡燈，在8W-25WAC-DCLED照明應用中，口碑，我們考慮兩種情況，LED照明品牌，一種是應用沒有功率因數要求，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的應用中，我們假定輸入電壓規格為90~132Vac或180~264Vac(或通用輸入)，能效達85%，提供短路保護及開路保護等保護特性，LED天花燈，輸出電流為350mA、700mA及1A恒流，相應地可以采用安森美半導體的NCP1028或NCP1351。其中，恒光電器,照亮您的生活，NCP1028是一款增強型單片開關穩壓器，適用于在通用主電源輸入的應用中提供數瓦至15W的輸出功率。NCP1028的導通阻抗比NCP101x更低，提供800mA峰值電流，具備NCP101x的諸多特性，此外還提供過功率保護、內置斜坡補償及輸入欠壓保護等特性。NCP1351則是一款固定導通時間、可變關閉時間脈寬調制(PWM)控制器，恒光電器，適用于成本至關重要的低功率離線反激開關電源應用。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264Vac輸入條件下基于NCP1351的8W-25WLED照明方案。

需要PFC的8W-25WAC-DCLED照明應用中，假定輸入電壓規格為90至264Vac，功率因數高于0.9，能效達80%，提供短路及過功率保護，輸出電流同樣有350mA、700mA和 1A等不同選擇。在這類應用中，可以采用安森美半導體的NCP1607或NCP1608PFC控制器。NCP1607是一款高性價比的臨界導電模式 (CrM)PFC控制器。這顆器件與業界標準引腳完全兼容，簡化工程師的設計。可調節的過壓保護(OVP)及環路開路保護等功能也增強了設計靈活性及強固性。圖5展示的是NCP1607/NCP1608在85至135Vac或185至264Vac輸入條件下的LED照明應用方案。

3).功率高于50W的AC-DCLED照明應用

在功率50W到300W的AC-DCLED應用廣泛用于街道照明及大功率區域照明應用中，可以采用不同的LED驅動方案，假定其輸入電壓規格為90至264Vac，功率因數高于0.95，能效達90%。

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