LED設計入門(mén)：使用非隔離式設計降低LED燈具成本

在隔離式設計中，LED照明設計師通常會(huì )選用反激式轉換器，原因是它們能提供一個(gè)簡(jiǎn)單而有效的解決方案。為滿(mǎn)足隔離要求，設計師卻不得不付出一些代價(jià)。典型8 W轉換器的電路板空間可增大15%，變壓器的開(kāi)關(guān)損耗可將電源效率最高降低10%。高壓電氣隔離要求還會(huì )提高功率變壓器的成本。

在許多情況下，設計師可通過(guò)采用非隔離式設計來(lái)大幅降低這些成本。制造商已開(kāi)始在封閉式照明系統（如出口標志）中采用非隔離式設計方法，在此類(lèi)應用中，整個(gè)電源都置于密閉的接地殼體中，最終用戶(hù)接觸不到任何接線(xiàn)。在消費類(lèi)應用（如替換燈泡）中，設計師面臨的最具挑戰性的問(wèn)題是確保驅動(dòng)器與散熱片相隔離，同時(shí)確保能提供有效的冷卻。最近，一些元件制造商推出了橡膠隔離墊，可將LED和驅動(dòng)器與散熱片隔離開(kāi)，同時(shí)滿(mǎn)足UL的間隙規范。這種材料還具有非常高的導熱性。借助這些產(chǎn)品，設計師可以更容易地對傳統的燈泡替換應用實(shí)施非隔離式解決方案。具有較好導熱性但電阻較高的高密度塑料也正用作散熱片材質(zhì)，這樣可完全省去單獨的隔離層。

多重效益
非隔離式設計中的大量成本節省是通過(guò)轉而采用降壓或降壓-升壓式拓撲結構實(shí)現的。這些轉換器采用更少的元件、更低成本的磁芯，所需的電路板空間大為減少。不僅如此，這種設計策略還會(huì )在電源效率方面帶來(lái)明顯改進(jìn)。雖然由于變壓器及其周?chē)?huì )產(chǎn)生損耗，典型隔離反激式轉換器的效率被限制在80%左右，但非隔離降壓式轉換器的效率可達到90%以上。這樣一來(lái)，驅動(dòng)器的熱耗散會(huì )降低，從而減少散熱的需要。舉例來(lái)說(shuō)，可以將像Power Integrations的LinkSwitch?-PH和LinkSwitch-PL單級LED轉換器IC這樣的器件配置為降壓或降壓-升壓式拓撲結構，這樣不僅能實(shí)現高效率、高功率因數和低THD，還能大幅降低BOM成本。

下面列出了其中的一些優(yōu)勢。圖1所示為一款使用Power Integrations的LNK460VG設計的18 W降壓式LED驅動(dòng)器的電路圖。此電路設計用于裝入A19燈泡內，能夠為78 V LED燈串提供驅動(dòng)。它可以提供93%的效率、>0.95的功率因數和<25%的THD，并且僅使用28個(gè)元件。

圖所示為使用這種非隔離式設計方法可能實(shí)現的大量占板空間節省。電路板的尺寸為