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(多图) 应对LED通用照明挑战的AC-DC LED驱动解决方案

2011年12月21日 ?? 收藏2
LED通用照明设计工程师会遇到许多挑战,如功率密度、功率因数校正(PFC)、空间受限和可靠性等。这些LED照明设计挑战和电源设计挑战类似,具体讲,LED通用照明有以下几个挑战:由于总光效要求及散热限制的影响,即使是低功率应用能效也很重要;在许多情况下,较低功率也要求功率因数校正和谐波处理;在空间受限应用中,特别是替代灯泡应用时,对驱动功率密度的要求很高;总体电源可靠性对提高整个灯的寿命非常重要;宽输入电源电压范围应该支持高达277 Vac;兼容TRIAC调光等传统特定照明要求。另外,LED通用照明还要符合仍在演进的标准及安全规范,如美国“能源之星”和欧盟的国际电工委员会(IEC)要求。

安森美半导体一直致力于为LED照明提供丰富的解决方案,推出各种符合最新LED照明标准的产品,包括AC-DC电源IC,DC-DC驱动器,CCR稳流器,恒流恒压(CCCV)控制,高压FET, 整流器,数字接口,环境光传感器,保护,电力线通信(PLC)调制解调器等等。本文主要介绍用于LED照明的AC-DC电源方案及相关电路,帮助工程师应对上述挑战,设计出满足通用照明要求的产品。

安森美半导体LED照明方案

图1显示了安森美半导体所提供的完备LED照明方案。

安森美半导体LED照明方案应用示意图
图1:安森美半导体LED照明方案应用示意图

在安森美半导体用于LED照明的AC-DC电源方案中,1至10 W的照明应用中推荐使用NCP1010~5,1至15 W可使用NCP1027/8,这些方案集成了MOS管,适用于隔离和非隔离应用,支持次级PWM调光、模拟调光或双亮度等级调光,能效高达75-80%;1至30 W的应用可以使用LV5026、5027、5028,支持隔离方案,典型能效85%左右;1至40 W推荐使用NCL30000,可进行初级可控硅调光,适用于隔离和非隔离方案,隔离方案能效80-85%。40至150 W推荐使用NCL30001,它是一个连续导电模式(CCM)控制芯片,隔离方案的典型能效85-90%;更大功率推荐使用NCL30051。图2是这些方案输出功率与能效的对比。以下将具体介绍这些方案的功能和特点。

LED照明的AC-DC电源方案输出功率与效率的对比
图2:LED照明的AC-DC电源方案输出功率与效率的对比。

针对1至30 W功率AC-DC应用的LV5026/27/28系列LED控制器

该系列是安森美半导体成员公司三洋半导体的LED控制器--LV5026M、LV5028TT和LV5027T,其中LV5026M具有TRIAC调光、PWM调光、模拟调光和功率因数校正功能;LV5028TT只有TRIAC调光和功率因数校正功能。LV5026/7/8 TRIAC调光电路如图3所示。

LV5026/7/8 TRIAC调光电路
图3:LV5026/7/8 TRIAC调光电路。

以功能最多的LV5026M为例,它是兼容不同调光的高压LED控制器,调光方式为TRIAC、模拟输入或PWM输入,可选择开关频率(50 kHz,开路70 kHz)。该方案是一个低噪声开关系统,采用5段跳跃模式频率,可阶跃驱动开关;其参考电压可以选择(内部0.605 V及外部输入电压),具有软启动功能和TRIAC稳定功能。

旨在降低电磁干扰(EMI)的PWM控制架构具有优于竞争产品的特性。它采用2阶跃驱动,可显著减少噪声;非恒定周期的5个级别频率可有效消除EMI峰值。

低功率AC-DC LED电源转换有两种方式,一种是非隔离降压,要求机械式绝缘;其设计及电路配置简单,电路板尺寸小,元件数量少,能效较高,物料单(BOM)成本也更低。另一种是隔离反激,采用电气(磁)隔离,易于满足安全要求,磁学设计较复杂,适合较高功率的设计,需要较大的电路板尺寸。

LV5026/7/8用于非隔离A19 LED灯,可实现以下产品特性:采用阶跃门驱动方法,具有振荡频率回转功能、高门能力驱动电路、可外部调节参考电压、支持多种调光器(TRIAC调光、数字调光和模拟调光);此外还支持软启动、过流保护、热关闭、过压保护等。LV5027M/LV5028M是LV5026M的简化版本,外部元件数量更少。

LV5026/7/8用于非隔离A19 LED灯
图4:LV5026/7/8用于非隔离A19 LED灯。

针对要求高能效及空间受限应用的低功率降压方案NCL30100

NCL30100是一款高能效、峰值电流控制自适应固定关闭时间降压控制器,可用于空间及高能效至关重要的低功率及空间受限的应用,如MR16 LED灯等。该方案具有振荡频率可调节特性,采用连续导电模式(CCM),可以省去输出电容,能效更高,并提供自然的LED开路保护。使用NCL30100可利用负电流感测,用小型电感降低功率损耗,实现低成本、高能效(100 Vac Vo=36 V,能效>90%)及元件数量少的应用。

单电压输入降压方案NCL30100
图5:单电压输入降压方案NCL30100。

低功率离线降压方案NCP1015

NCP1015单片开关电源IC能满足交流85-265 Vac宽电压输入范围,适合输出功率在10 W以内低功率离线降压LED照明设计。这器件提供丰富特性,如软启动、频率抖动、短路保护、跳周期、最大峰值电流设定及动态自供电(DSS)等,不仅提升能效,还增强可靠性。在C8和IC的第1脚间加一个电阻可以提高能效,适合小电流、高电压输出。

NCP1015降压方案
图6:NCP1015降压方案。


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安森美? NCP1010? LV5026M?

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