安森美LED區域照明應用設計
并不是所有的區域照明應用都要求采用分布式/模塊化方案。隨著(zhù)白光LED性能的快速提升,新型LED已經(jīng)可以配合新的LED驅動(dòng)器設計方法。領(lǐng)先的LED制造商已經(jīng)推出支持更大電流及具備更高發(fā)光性能的新型LED,如Cree的XP-G系列LED(正向壓降為3.3 V)在1 A電流時(shí)可提供330流明光輸出,Seoul Semiconductor的P7系列LED(正向壓降為3.3 V)在1.4 A時(shí)可提供400 流明光輸出。在這種條件下,可以配置新穎的LED驅動(dòng)器來(lái)直接驅動(dòng)1 A到3 A的大電流。例如,可以采用安森美半導體的NCL30001功率因數校正TRIAC可調光LED驅動(dòng)器。
NCL30001是一種整體式/單段式的LED驅動(dòng)方案,這種方案集成了PFC和隔離型DC-DC轉換電路,并提供恒定電流來(lái)直接驅動(dòng)LED。這種方案相當于將AC-DC轉換與LED驅動(dòng)兩部分電路整合在一起,均位于照明燈具內,省下了LED光條中集成的線(xiàn)性或DC-DC轉換器。這種整體式方案的電源轉換段更少,減少元器件使用數量(如光學(xué)元件、LED、電子元件及印制電路板等)、降低系統成本,并支持更高的LED電源總體能效。當然,這種方案的功率密度更高,可能并不適合所有區域照明應用,其光學(xué)圖案可能更適合較低功率的LED,典型應用包括LED街燈、外墻燈、洗墻燈及電冰箱箱體照明等。
圖4 基于NCL30001 LED驅動(dòng)器和NCS1002控制器的90 W LED驅動(dòng)器演示板電路
這90 W恒壓恒流演示板接受90至265 Vac的擴展通用輸入電壓(更換元件條件下可支持305 Vac),提供0.7 A至1.5 A的恒定電流輸出范圍(可通過(guò)微幅調節電阻來(lái)選擇)及30 V至55 V的恒定輸出電壓范圍(可通過(guò)電阻分壓器來(lái)選擇),最大輸出功率90 W,支持50至1,000 Hz調光控制,并包含可連接至可選調光卡的6引腳接口,用于模擬電流調節/雙亮度等級數字調光等智能調光應用。此外,這演示板還提供短路保護、開(kāi)路保護、過(guò)溫保護、過(guò)流保護及過(guò)壓保護等豐富保護特性。測試顯示,這演示板在50 W輸出功率、1,000 mA輸出電壓/48 V正向壓降條件的能效高于87%(詳見(jiàn)表1),在50%至100%負載條件下功率因數高于0.9,同時(shí)符合IEC61000-3-2 C類(lèi)設備諧波含量標準。
圖5 基于NCL30001和NCS1002的90 W LED驅動(dòng)器演示板能效測試結果
3)用于更大功率區域照明應用的高能效LLC拓撲結構驅動(dòng)電源
近年來(lái),業(yè)界對超高能效的LED照明拓撲結構興趣日濃,期望在更大功率的50 W至250 W LED區域照明應用中提供高能效(如高于90%)。要提供這樣高的能效,需要采用高能效的電源拓撲結構,如諧振半橋雙電感加單電容(LLC)拓撲結構,從而充分發(fā)揮零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)的優(yōu)勢。
在這類(lèi)要求超高能效的更大功率LED區域照明應用中,可以結合采用安森美半導體的NCP1607 PFC控制器和NCP1397雙電感加單電容(LLC)半橋諧振控制器,用于功率在50到300 W范圍的高能效LED街道照明應用。NCP1397是最新高性能諧振模式LLC控制器,集成了600 V高壓浮動(dòng)驅動(dòng)器,支持50到500 kHz的高頻工作,內置高端和低端驅動(dòng)器,支持可調節及精確的最低頻率,提供極高能效,并具備多種故障保護特性。
圖6 基于NCP1607和NCP1397的街道照明高能效LED電源方案
三、增強LED串可靠性的保護方案
區域照明應用中通常會(huì )采用多串LED。雖然LED本身可靠性高,但若LED串中的某個(gè)LED開(kāi)路,那么整串LED就可能關(guān)閉,而街道照明等應用中要避免這種狀況,從而降低后期維護成本。安森美半導體推出了NUD4700 LED電流旁路保護器。這器件是一款分流器件,萬(wàn)一LED串中某個(gè)LED開(kāi)路,則會(huì )提供電流旁路,確保在某個(gè)LED故障的條件下整串LED不會(huì )關(guān)閉;而且恰當處理散熱的話(huà),還可支持大于1 A的大電流。
四、 總結
安森美半導體身為應用于綠色電子產(chǎn)品的首要高性能、高能效硅方案供應商,為L(cháng)ED區域照明應用提供各種不同的解決方案,如用于分布式/模塊化電源架構的CAT4201降壓LED驅動(dòng)器、用于整體式電源架構的NCL30001單段式高功率因數LED對口,以及應用于大功率LED區域照明的NCP1607 PFC控制器及NCP1397諧振半橋LLC控制器方案,滿(mǎn)足客戶(hù)不同的應用需求。安森美半導體還提供基于A(yíng)MIS-49587電力線(xiàn)通信(PLC)調制解調器等產(chǎn)品的聯(lián)網(wǎng)型LED街燈控制方案,以及相關(guān)的MOSFET、整流器、濾波器和保護產(chǎn)品等,為用戶(hù)提供豐富選擇,幫助他們縮短設計周期,加快產(chǎn)品上市。
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