巨頭核心LED驅(qū)動資料，高效電源設(shè)計的秘密

　　物聯(lián)網(wǎng)空前發(fā)展，作為物聯(lián)網(wǎng)核心的電源技術(shù)也隨之勢起，尤其是在應(yīng)用廣泛的LED領(lǐng)域更是凸顯出電源技術(shù)的重要地位。而隨著人們環(huán)保意識的提高和生活水平的改善，對智能LED產(chǎn)品提出了更多的要求，這讓LED電源設(shè)計也面臨諸多挑戰(zhàn)，如何功耗、尺寸、電流電壓的穩(wěn)定性等因素中找到最佳平衡，成為每個LED廠商必須思考的問題。作為半導(dǎo)體大廠的羅姆與恩智浦，在LED驅(qū)動領(lǐng)域有哪些高招？讓我們一起來解讀。想了解更多物聯(lián)網(wǎng)電源設(shè)計資料及相關(guān)解決方案，請關(guān)注《物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)之電源》。

　　羅姆數(shù)字電源控制方案

　　作為LED照明，它需要有能夠驅(qū)動從燈泡等小型照明的小功率產(chǎn)品到路燈等大型照明的大功率產(chǎn)品電源。而且，這種電源應(yīng)當(dāng)與原有照明器具所使用的“可控硅調(diào)光”、LED照明專用的“PWM調(diào)光”以及可以用體電阻調(diào)光的“線性調(diào)光”等多種調(diào)光方式兼容。

　　為使LED穩(wěn)定地點亮、調(diào)光，需要使用LED驅(qū)動器IC，而且要求這種驅(qū)動器IC能與功率和調(diào)光方式等五花八門的電源相適應(yīng)。

　　傳統(tǒng)方式中，輸入電壓變動和輸出電壓變動大，須根據(jù)應(yīng)用條件重新設(shè)計電源模塊。如果輸入電壓變動大，則交流電壓頻率（全波整流后為 100Hz～120Hz）中帶紋波的輸入電壓會使得LED的亮度發(fā)生閃爍。為了穩(wěn)定輸入電壓，必須在設(shè)計電源模塊時采取措施。如果輸出電壓變動大，就必須針對每一個光源的輸出電壓（LED的燈數(shù)）變更外接元器件的常數(shù)，設(shè)計出許多種電源模塊來，從而增加了設(shè)計工作量。

　　而且，由于LED的Vf高低不一，也會致使LED照明器具之間出現(xiàn)亮度不統(tǒng)一的情況。

　　羅姆開發(fā)的BD555AKFV采用數(shù)字電源控制技術(shù)，不增加外接元器件的數(shù)量，只需檢測線圈的電流即可解決上述課題。

　　帶可控硅調(diào)光的LED照明用驅(qū)動器IC BD555AKFV 框圖

　　由于采取數(shù)字電源控制，與輸入、輸出電壓無關(guān)，可以實現(xiàn)對LED電流的平均值進行控制（圖2）。它是對線圈電流進行采樣（A/D轉(zhuǎn)換）從而數(shù)字化，根據(jù)采樣數(shù)據(jù)進行峰值電流的運算以使LED電流的平均值保持恒定。然后，將此運算結(jié)果進行D/A轉(zhuǎn)換，反饋到檢測峰值電流的比較電路（圖3-2）。羅姆使用這種方法從而完全實現(xiàn)了數(shù)字控制，這屬于業(yè)界首創(chuàng)。

　　雖然開關(guān)電源采用的數(shù)字電源控制方式備受關(guān)注，但因為通常要使用DSP而存在“電路規(guī)模大（成本高）”、“功耗大”等問題，難以應(yīng)用于LED小型照明。BD555AKFV特別針對LED照明功能開發(fā)出專用邏輯，解決了數(shù)字電源的弱點——電路、功耗增大的問題。

　　數(shù)字電源控制的特點是除了平均電流控制功能之外還可以有效地利用調(diào)光功能?！癇D555AKFV”與“可控硅調(diào)光”、“PWM調(diào)光”和“線性調(diào)光”3種調(diào)光方式兼容，能夠適應(yīng)具備多種調(diào)光功能的照明器具。

　　恩智浦高效電源轉(zhuǎn)換器方案

　　LED在電子系統(tǒng)中使用已經(jīng)有很多年了，主要用作電子設(shè)備的指示燈。推動LED照明市場發(fā)展的關(guān)鍵推動力是高亮度LED和智能LED控制器的出現(xiàn)。采用高亮度LED的產(chǎn)品設(shè)計師面臨的主要設(shè)計挑戰(zhàn)包括散熱管理、驅(qū)動方案、拓?fù)浼軜?gòu)和已有的基礎(chǔ)設(shè)施。要替代現(xiàn)有的可調(diào)光白熾燈或鹵素?zé)艄庠?，必須實現(xiàn)這樣的一個電子燈驅(qū)動系統(tǒng)，它不僅可以與現(xiàn)有的調(diào)光開關(guān)一起工作，而且可復(fù)制現(xiàn)有光源的調(diào)光性能。

　　NXP（恩智浦） SSL2101 IC可以滿足上述性能要求。此外，它還是一種高效的電源轉(zhuǎn)換器。這是業(yè)內(nèi)第一款集成這些能力的IC，它使得高亮度LED燈設(shè)計師能夠以一種省成本和體積的方式集成電子電路，并從最佳熱權(quán)衡中獲益。

　　串行/并行配置

　　在大多數(shù)用LED替代現(xiàn)有光源的應(yīng)用中，需要連接多個LED到驅(qū)動器上，因為單一的LED不能產(chǎn)生足夠的光通量。LED可以采用串行或并行連接。如果 LED采用串行連接，LED鏈上的總電壓等于正向電壓的總和（所有LED上的電流相等）。如果LED并行連接，電流將分配到各支路中。不過，由于一個 LED的正向電壓會隨著溫度上升而下降，因此這一配置本質(zhì)上是不穩(wěn)定的。隨著溫度的升高，越來越多的電流將流到具有更低正向電壓的支路上去，這些支路將變得更亮，而那些具有更高正向電壓的支路將變得更暗。

　　不過，采用并聯(lián)配置（或串并聯(lián)組合）的一個原因是，它允許大量的LED以一個安全的電源電壓結(jié)合在一起，而如果要采用串行連接來達(dá)到相同的亮度，可能需要一個高得令人無法接受的電壓。

　　并行配置還提供了其他優(yōu)勢，如果一個串行連接的LED鏈上一個LED或連接出現(xiàn)問題，那么將導(dǎo)致斷路，整條鏈上的所有LED都將不發(fā)光。但如采用并聯(lián)配置的話，這情況將不可能發(fā)生。采用并聯(lián)配置時，建議每條支路都增加電流調(diào)節(jié)機制，以防止熱失控和電流或光的不相等。

　　總而言之，當(dāng)輸出和輸入電壓差最小時，電源轉(zhuǎn)換器的效率最高。當(dāng)采用市電輸入的LED驅(qū)動器時，允許產(chǎn)生更高的輸出電壓，從而允許串行連接更多的LED。

　　NXP SSL210X典型應(yīng)用

　　NXP SSL210X 次級邊恒流IC應(yīng)用

　　●客戶希望電流精度較高的可以采用專門恒流IC

　　●恒流IC RT8456專門應(yīng)用于LED恒流驅(qū)動

　　●恒流IC放置次級邊，不做二次DC/DC轉(zhuǎn)換，提高效能

　　Richtek RT8456介紹