購買(mǎi)LED驅動(dòng)器還是自行設計

應該購買(mǎi)LED驅動(dòng)器還是自行設計？隨著(zhù)固態(tài)照明技術(shù)的發(fā)展，商機不斷涌現，大量照明公司和設計公司進(jìn)入了通用照明領(lǐng)域。上述技術(shù)發(fā)展也為期待著(zhù)重新設計照明燈具或用新型LED產(chǎn)品替換現有傳統愛(ài)迪生式產(chǎn)品的設計人員帶來(lái)了巨大挑戰。當然，我們可以購買(mǎi)市場(chǎng)上現成的LED驅動(dòng)器，而且選擇也不少，不過(guò)2009年新上市的不少解決方案將能夠幫助各公司設計出其自己的智能驅動(dòng)器。

許多早期采用LED技術(shù)的企業(yè)都認為L(cháng)ED是一種簡(jiǎn)單的技術(shù)發(fā)展，但很快發(fā)現LED其實(shí)是一種革命性的技術(shù)。他們發(fā)現，只有通過(guò)認真的設計才能實(shí)施新型電子、光學(xué)和散熱技術(shù)。不少率先推出電子產(chǎn)品的公司其產(chǎn)品都不盡如人意，不得不重新設計，提升效率，改進(jìn)成果。有的公司把設計外包出去，讓有實(shí)力的電源和模擬工程師開(kāi)展設計工作，這些工程師終其一生都在學(xué)習實(shí)踐如何驅動(dòng)LED所要求的電源電路和恒定電流。我們需要的電子技術(shù)，不管是照明設備鎮流器或電源，通常都可統稱(chēng)為L(cháng)ED驅動(dòng)器。

目前，工程師可從Philips Advance、LED Dynamics、Meanwell或Magtech等知名公司直接購買(mǎi)現成的標準化LED驅動(dòng)器。LED需要不同AC或DC輸入電壓生成的恒定電流。通用照明產(chǎn)品常用的是北美120V的AC輸入和歐洲230V的AC輸入，而專(zhuān)用照明子系統通常則需要12VDC和24VDC。直接從制造商購買(mǎi)LED驅動(dòng)器有助于快速進(jìn)入市場(chǎng)，簡(jiǎn)化設計流程，但同時(shí)也會(huì )增加最終產(chǎn)品的成本。此外，如果LED驅動(dòng)器的規范不能完全滿(mǎn)足您的要求，那么產(chǎn)品的效率就會(huì )有所降低，難以為終端客戶(hù)帶來(lái)LED解決方案真正的綠色節能優(yōu)勢。此外，購買(mǎi)現成的LED驅動(dòng)器雖然能獲得5年質(zhì)保，但卻難以隨市場(chǎng)要求的變化保證產(chǎn)品的靈活性。

其實(shí)，市場(chǎng)上有不少電子產(chǎn)品都有助于設計人員構建智能LED驅動(dòng)器。許多此類(lèi)產(chǎn)品都采用了微控制器，可以幫助工程師設計出可編程的靈活型平臺，而這些平臺可以進(jìn)行修改并用于多種項目。這種方法使得設計人員能重復使用IP，方便地添加新特性，并在降低研發(fā)成本的同時(shí)實(shí)現規范的更新升級。

LED照明系統可通過(guò)增加通信鏈接來(lái)實(shí)現功率、調光、色彩混合和輸出閃控等功能，這種技術(shù)越來(lái)越受到青睞。電力線(xiàn)調制解調器、無(wú)線(xiàn)射頻和有線(xiàn)鏈接不斷推廣。DALI是一種在歐洲廣泛使用的有線(xiàn)標準，DMX512則在全球廣泛應用于娛樂(lè )和建筑照明系統。智能LED驅動(dòng)器將幫助設計人員方便地添加上述通信鏈接，并通過(guò)微控制器處理數據。

LED照明系統具有內在的節能優(yōu)勢，因此需求不斷上升。一盞8W LED燈泡生成的流明輸出相當于60W的白熾燈泡。為了提升LED燈具的節能效果，我們還為智能LED驅動(dòng)器添加了感應器，控制何時(shí)讓燈泡發(fā)光。環(huán)境光、運動(dòng)和占用感應器都能方便地添加到智能LED驅動(dòng)器中，而大多數微控制器都能通過(guò)內置的模數轉換器（ADC）讀取感應器的模擬電壓輸出。由于燈具可實(shí)現按需發(fā)光，因此使用感應器的優(yōu)勢非常明顯，而且還可以方便地統計節能效果。這顯然將縮短家庭和商業(yè)領(lǐng)域采購與安裝智能照明燈具的投資回報期。RGB系統的色彩感應器反饋也深受歡迎，并將需要智能化功能確保在LED的整個(gè)壽命過(guò)程中讓建筑設計人員獲得其所指定的確切色彩。

采用閃存的微控制器還有一個(gè)優(yōu)勢，就是能寫(xiě)入并存儲關(guān)于照明產(chǎn)品的智能信息。運行期間的關(guān)鍵信息可以計算、存儲并于今后讀取?，F在的照明制造商普遍關(guān)心燈具的打開(kāi)時(shí)間、序列號、震動(dòng)和溫度情況等相關(guān)信息，他們能用上述數據來(lái)確定質(zhì)保條款。照明制造商宣稱(chēng)LED燈泡能使用5萬(wàn)小時(shí)，并用EEPROM來(lái)捕獲產(chǎn)品生命周期數據，從而得到所需的關(guān)鍵反饋。

目前市場(chǎng)上的許多組件都能幫助您設計出自己的智能LED驅動(dòng)器電子產(chǎn)品。您可購買(mǎi)并對自己的微控制器進(jìn)行編程，將其連接到National的LM3404等一些標準的驅動(dòng)器電路上，這些電路在單一IC上集成了5V穩壓器、恒定電流控制器、門(mén)驅動(dòng)器和FET。以下圖1顯示的是典型的單通道LED驅動(dòng)器解決方案示意圖。從電路圖可以看出，標準通信接口為微控制器提供智能控制。uC提供恒定電流控制器/門(mén)驅動(dòng)器/FET，以獲得6個(gè)LED單通道所需的電流。

圖1：使用uC和恒定電流驅動(dòng)器的智能單通道LED驅動(dòng)器

本方法可擴展添加更多LED驅動(dòng)通道，通過(guò)增加更多LM3404來(lái)創(chuàng )建RGB-A彩色方案。雖然這是目前針對高流明輸出LED燈具的常見(jiàn)驅動(dòng)方法，但成本較高，而且比較復雜，需要在單一的PCB上集成上述所有組件。

隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展，集成度更高的解決方案不斷涌現，驅動(dòng)器制造商也在努力減少組件數量，幫助客戶(hù)降低成本。賽普拉斯半導體公司推出的PowerPSoC等產(chǎn)品能為設計工程師提供在單一的單片散熱增強型封裝中構建智能LED驅動(dòng)器的全部構建塊。PowerPSoC目前在單一的集成電路上集成了斬獲殊榮的可編程片上系統（PSoC）以及CSA(流放大器)、磁滯控制器、5V DC-DC穩壓器和功率FET。該片上系統使照明設計人員能創(chuàng )建滿(mǎn)足所有市場(chǎng)要求的驅動(dòng)器平臺。

PowerPSoC是首款集成了嵌入式微控制器以及集成式高功率外設功能的產(chǎn)品，包括4個(gè)內置32V 1A標稱(chēng)低壓側n通道MOSFET、4個(gè)32V 6 MHz標稱(chēng)電流感應放大器、4個(gè)2 MHz磁滯控制器（可配置為降壓、升壓或升降壓）以及一個(gè)32V輸入電壓穩壓器。由于能夠與PSoC?的集成功能靈活配合，因此PowerPSoC能提供更多功能，包括賽普拉斯的CapSense、EEPROM仿真以及更多數字（PWM、計時(shí)器、計數器）、模擬（ADC、PGA）和通信（DMX512、DALI、SP I、RS -232）選擇。這種高度集成加之在配置功能，有助于簡(jiǎn)化硬件設計，縮短測試時(shí)間，并降低物料清單成本。

以下給出的音樂(lè )會(huì )照明應用顯示了4通道智能LED驅動(dòng)器的實(shí)施方案，該方案驅動(dòng)一組RGB-A標準的LED。從圖2可以看出，此前應用所需的全部外部組件都集成到了Power PSoC上，包括微控制器、通信鏈接、恒定電流控制器/驅動(dòng)器、5V穩壓器和FET等。DMX512協(xié)議是PowerPSoC工具中的一個(gè)用戶(hù)模塊。板上5V穩壓器能使用DC電壓，并為Power PSoC提供5V電壓，且為包括RS-485 DMX512收發(fā)器在內的板上其他器件提供電流。此外，恒定電流控制器/門(mén)驅動(dòng)器和FET能直接驅動(dòng)LED串，最高支持1A和32V。在本例中，Power PSoC驅動(dòng)4通道（6個(gè)）LED，正向電壓為21V，電流為700mA，而且使用了高效的浮動(dòng)負載壓降拓撲，用AC-DC轉換器提供的24V DC實(shí)現了所需的21V電壓。根據可用的輸入電壓和系統中LED的數量，我們也可讓Power PSoC實(shí)施升降壓、升壓或SEPIC解決方案。

圖2：賽普拉斯 PowerPSoC能集成多達4通道的LED驅動(dòng)器，盡可能減少外部組件數量。

觀(guān)察目前市場(chǎng)上一些現成的標準LED驅動(dòng)器，我們能看出如何用Power PSoC來(lái)開(kāi)發(fā)智能替代方案。

Magtech LD1007系列產(chǎn)品支持升降壓設計，可接受10.5-30VDC電壓，生成高達700mA的恒定電流，電壓輸出最高為24VDC。這種LED驅動(dòng)器非常適用于建筑照明。該LED驅動(dòng)器根據設計驅動(dòng)一串7 ~ 8個(gè)LED，每個(gè)正向電壓約為3V。Power PSoC可在單芯片上集成該功能，支持1 ~ 4串的7 ~ 8個(gè)LED，每個(gè)通道外部只需一個(gè)感應電阻、電感和二極管。板上集成的5V穩壓器能讓用戶(hù)使用7-32VDC，從而獲得芯片所要求的5V和30ma電流，并為設計方案的其他功能提供額外的220mA電流。Power PSoC和大多數建筑照明系統都需要類(lèi)似于DMX512的通信接口來(lái)控制照明燈具。由于Power PSoC是其中一種可用的用戶(hù)模塊，我們能通過(guò)Power PSoC將其方便地添加到LED驅動(dòng)器。

設計人員還能購買(mǎi)Philips Advance Xitanium系列LED驅動(dòng)器，該系列驅動(dòng)器支持多種通用輸入（120到277VAC），可為L(cháng)ED燈具提供350到700ma的恒定電流，功率高達100W。

LED120A0700C28D0專(zhuān)門(mén)支持120VAC，能提供700ma的恒定電流，并同時(shí)支持.9的Power Factory標稱(chēng)。該LED驅動(dòng)器能提供高達20W的功率，驅動(dòng)多達12個(gè)串聯(lián)Luxeon LED，以充分滿(mǎn)足建筑和顯示照明需求。此外，我們也可在前端上用有源PFC芯片和Power PSoC設計一個(gè)通用離線(xiàn)可調光LED驅動(dòng)器，從而實(shí)現高效性（>85%）和接近一致的PFC（>.98）電路，滿(mǎn)足LED替代燈泡的要求。ST L6562能為Power PSoC提供AC整流輸入和較低的THD電壓輸出。PowerPSoC通過(guò)智能功能支持TRIAC調光、EEPROM仿真和其他功能，從而驅動(dòng)恒定電流負荷輸出，實(shí)現單位通道32W的功率。圖3給出的方框圖例示了這種智能型解決方案，該解決方案已用于有關(guān)參考設計，可大幅降低系統的整體成本。

圖3：有源PFC L6562和PowerPSoC相結合，實(shí)現了一款高PFC和高效性L(fǎng)ED驅動(dòng)器，成本大大低于市場(chǎng)上現成的解決方案。

2010年，照明設計人員應自己決定應該購買(mǎi)LED驅動(dòng)器還是自行設計。市場(chǎng)上已經(jīng)推出了大量解決方案和相關(guān)技術(shù)支持，可幫助您自行設計智能功能。不久，隨著(zhù)解決方案的大幅推廣和成本的降低，您率先自行設計的智能功能所實(shí)現的產(chǎn)品特色化或許能幫助您在競爭中脫穎而出。當然，您甚至可以從鎮流器制造商那里購買(mǎi)已經(jīng)實(shí)施了PowerPSoC的現成LED驅動(dòng)器。您不妨花些時(shí)間來(lái)進(jìn)行思考和設計，成果可能會(huì )讓您自己都大吃一驚。