通用照明挑戰及交流主電源供電LED驅動(dòng)器拓撲

由于LED總光效要求及散熱限制，能效對低功率應用尤其重要；許多情況下，即使是較低功率應用也要求功率因數校正和諧波處理；在空間受限應用中，特別是替代燈泡應用，要求有很高的驅動(dòng)功率密度；總體電源可靠性對整個(gè)燈的壽命非常重要；寬輸入電源電壓范圍應支持高達277 Vac；兼容TRIAC調光等要求。此外，LED通用照明還要符合演進(jìn)的標準及安全規范，如“能源之星”和IEC要求。

根據應用要求(尺寸、能效、功率因數、功率、驅動(dòng)電流)不同，以交流主電源驅動(dòng)LED有多種拓撲。安森美半導體提供各種電源方案，可用于各種照明應用。

圖1：不同交流主電源供電LED驅動(dòng)器拓撲結構

安森美半導體LED通用照明AC-DC解決方案

1) 功率因數校正方案

采用安森美半導體的NCP1611或NCP1612的160 W功率因數校正(PFC)升壓方案采用非隔離升壓拓撲，輕載能效高于傳統CrM PFC；無(wú)須額外元件，可靠性及安全性高。該方案采用電流控制頻率反走(CCFF)CrM，有升壓或旁路二極管短路保護、引腳開(kāi)路/短路保護、優(yōu)化的瞬態(tài)響應、軟過(guò)壓保護、輸入欠壓檢測、低總諧波失真配置、過(guò)熱關(guān)閉等特性。

這類(lèi)PFC方案還包括NCP1607、NCP1608、NCP1615和NCP1654(非隔離升壓)；NCL30000(隔離單級反激、非隔離降壓)；NCL30001(隔離單級反激)；NCL30002(非隔離降壓)；NCL30060(單級反激或降壓)。

以NCL30000為例，“平均電流穩流”拓撲可以選擇兩種配置，一種是降壓配置(包含抽頭電感降壓配置)；另一種是降壓-升壓配置，電感沒(méi)有與LED串串聯(lián)，輸入電流波形或失真與輸出壓降無(wú)關(guān)。它可進(jìn)行初級可控硅調光，適用于隔離和非隔離方案，隔離方案能效80－85％。

2) 初級端控制離線(xiàn)方案

初級端穩流(PSR)也稱(chēng)初級端控制。初級端控制離線(xiàn)LED驅動(dòng)器不使用光耦，具有±1%(典型值)的精密LED穩流精度、寬VCC范圍、高能效準諧振控制、強固的保護特性組合，以及寬工作溫度范圍(-40至+125℃)；支持反激及降壓-升壓拓撲，帶無(wú)源PFC輸入的功率因數約0.9；該系列可應用于LED燈泡替代、離線(xiàn)LED驅動(dòng)器、嵌燈、室內/室外重點(diǎn)照明及任務(wù)燈及LED電子控制裝置。

圖2：初級端控制離線(xiàn)方案

可供選擇的器件有NCL30080A/B、NCL30081A/B、NCL30082A/B和NCL30083A/B(無(wú)源PFC控制)；NCL30085A/B、NCL30086A/B、NCL30087A/B和NCL30088A/B(有源PFC控制)。其調光控制包括非調光、3步/5步調光、模擬/數字、雙向可控硅/后緣觸發(fā)調光等。

3) AC-DC開(kāi)關(guān)穩壓器

安森美半導體針對隔離反激式和非隔離式轉換器的開(kāi)關(guān)穩壓器包括NCP1010、NCP1011、NCP1012、NCP1014/15、NCP1027/28、NCP1072/5、NCP1076等。這些器件均為電流模式，峰值電流限制從100 mA至800 mA。這些方案集成了MOS管，適用于隔離和非隔離應用，支持次級PWM調光、模擬調光或雙亮度等級調光，能效高達75－80％。

4) 用于高壓LED串的高功率因數升壓方案

高壓多結點(diǎn)LED正變得更加常見(jiàn)，因為供應商趨向更好地優(yōu)化LED以提升系統總光效，并引入更加專(zhuān)用化的LED。這些LED每封裝的正向電壓可達24至200 V，可以?xún)?yōu)化用于定點(diǎn)照明、全向照明或線(xiàn)性照明。為了以低元件數量及標準現成電感實(shí)現此目標，電路中使用了NCP1075單片高壓開(kāi)關(guān)穩壓器及高精度的NCP4328A恒流/恒壓控制器。

該方案能效高于90%，具有20 ms的快速啟動(dòng)時(shí)間、LED開(kāi)路保護、可使用現有電感、功率因數高于0.95，以及采用NCP1075時(shí)功率能力大于10 W的特性，應用主要是LED照明及燈管、低功率光源及燈具、電子控制裝置和LED驅動(dòng)器。