基于低功率AC-DC LED通用照明應(yīng)用的解決方案

　　近年來，世界上許多國(guó)家都致力于研究以更高能效的照明方案（如LED）來替代低能效的白熾燈。而隨著發(fā)光二極管（LED）在發(fā)光性能、成本等幾乎各方面的不斷改進(jìn)，LED在通用照明領(lǐng)域已經(jīng)成為極引人注目的解決方案。從供電電源來看，LED照明也包括高壓AC-DC、中等電壓AC-DC或DC-DC以及電池供電等不同類型。本文將著重探討用于低功率（一般低于30 W）AC-DC LED通用照明應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)器方案及其在PAR30、A型燈等應(yīng)用中的示例。

　　AC-DC電源轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較

　　對(duì)于低功率AC-DC LED電源轉(zhuǎn)換而言，可以選擇隔離型反激或非隔離降壓等不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。所謂“隔離”，是指輸入與輸出之間采用變壓器等進(jìn)行電氣隔離。這兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)各有其特點(diǎn)。相比較而言，非隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及電路板配置簡(jiǎn)單、電路板尺寸小、元件數(shù)量少、能效更高，而隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)易于滿足安規(guī)要求，但磁學(xué)設(shè)計(jì)復(fù)雜，要求較大的電路板尺寸。本文將聚集于隔離型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的AC-DC LED驅(qū)動(dòng)器方案。

　　LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用要求

　　對(duì)于LED通用照明應(yīng)用而言，目前成本還相對(duì)較高，故高性比的LED驅(qū)動(dòng)器無疑會(huì)更受青睞。此外，LED驅(qū)動(dòng)器也應(yīng)該具有高能效（低損耗）、高可靠性、符合電磁干擾（EMI）及諧波含量或功率因數(shù)（PF）等標(biāo)準(zhǔn)、靈活、適應(yīng)寬環(huán)境條件、可改造用于已有應(yīng)用、支持傳統(tǒng)控制方式工作（兼容傳統(tǒng)調(diào)光）等。

　　其中，就功率因數(shù)要求而言，美國(guó)“能源之星”項(xiàng)目固態(tài)照明標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)PFC帶有強(qiáng)制性要求（而無論是何種功率等級(jí)），適用于特定產(chǎn)品，如嵌燈、櫥柜燈及臺(tái)燈等。該標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)住宅應(yīng)用部分要求功率因數(shù)高于0.7，針對(duì)商業(yè)應(yīng)用部分要求功率因數(shù)高于0.9，而整體式LED燈泡的要求是輸入功率高于5 W的燈泡功率因數(shù)大于0.7。當(dāng)然，并非所有國(guó)家都絕對(duì)強(qiáng)制要求在照明應(yīng)用中改善功率因數(shù)，但某些應(yīng)用可能有這方面的要求。例如，公用事業(yè)機(jī)構(gòu)可能大力推動(dòng)擁有高功率因數(shù)的產(chǎn)品在公用設(shè)施中的商業(yè)應(yīng)用。

　　圖1：傳統(tǒng)兩段式架構(gòu)與改進(jìn)的單段式架構(gòu)對(duì)比

　　提供高功率因數(shù)的NCL30000隔離型LED驅(qū)動(dòng)器方案

　　要提供高功率因數(shù)，同時(shí)符合其它應(yīng)用要求，就有必要使用高功率因數(shù)的電路架構(gòu)。這樣一來，傳統(tǒng)的兩段式架構(gòu)（PFC升壓+脈寬調(diào)制（PWM）反激轉(zhuǎn)換）就無法滿足要求了。有利的是，諸如安森美半導(dǎo)體NCL30000功率因數(shù)校正可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器采用單段式架構(gòu)（見圖1），可以提供達(dá)0.9甚至更高的功率因數(shù)。這器件采用緊湊的8引腳表面貼裝封裝，使用臨界導(dǎo)電模式（CrM）反激架構(gòu)，以單段式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提供大于0.95的高功率因數(shù)，省下專門的DC-DC轉(zhuǎn)換電源段，幫助減少元器件數(shù)量，降低系統(tǒng)總成本。

　　NCL30000采用的恒定導(dǎo)通時(shí)間CrM工作特別適合于隔離型反激LED應(yīng)用，因?yàn)榭刂栖砗?jiǎn)單，即使在低功率電平時(shí)，也能夠提供極高能效。NCL30000工作溫度范圍為-40至+125℃，確保能用于大多數(shù)LED通用照明應(yīng)用中規(guī)定的不同環(huán)境工作范圍。NCL30000擁有典型值24微安（μA）的低啟動(dòng)電流及典型值2 mA的低工作電流，配合高能效設(shè)計(jì)。這器件也集成前沿消隱（LEB）電路，防止故障觸發(fā)，還集成強(qiáng)固的故障處理能力。

　　圖2：基于NCL30000的隔離型反激LED驅(qū)動(dòng)器GreenPoint參考設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化框圖