LED照明驅動(dòng)技術(shù)的創(chuàng )新發(fā)展(下)

接上篇
非隔離開(kāi)關(guān)恒流驅動(dòng)芯片的設計技術(shù)一直在不斷創(chuàng )新 和改良之中，一種芯片推出之后，馬上就針對存在的不足之 處進(jìn)行改進(jìn)，或增加新的功能，保持引腳不改變而推出下一 代的升級芯片，其價(jià)格不升反降，不但增強老客戶(hù)凝聚力， 還能吸引新客戶(hù)。如圖3所示升級后的芯片應用方案可取消 原芯片應用方案的加粗部分，有效節省應用成本。

3 隔離開(kāi)關(guān)恒流驅動(dòng)芯片占市三分
隔離開(kāi)關(guān)恒流驅動(dòng)芯片還占有總體市場(chǎng)的三分之一。 不少LED光源和燈具還在使用散熱性能良好的鋁合金散熱 器，這就必須選用隔離的開(kāi)關(guān)恒流驅動(dòng)電源。
近年來(lái)，隔離開(kāi)關(guān)恒流驅動(dòng)電源芯片技術(shù)在不斷發(fā)展 之中，從BP的隔離開(kāi)關(guān)恒流驅動(dòng)電源芯片發(fā)展歷程來(lái)看， 功率因數P F C > 0 . 5 的芯片， 經(jīng)歷了B P 3 1 0 2 ， 到B P 3 1 2 2 、 BP3132， 直到今天應用簡(jiǎn)潔廉價(jià)版的BP9112； 功率因數 PFC>0.9的芯片，經(jīng)歷了BP3309，到BP3318、BP3319。BP的 隔離開(kāi)關(guān)恒流驅動(dòng)芯片發(fā)展路徑如圖4。
隔離開(kāi)關(guān)恒流驅動(dòng)芯片的技術(shù)改進(jìn)是從升級后的芯片

圖5  隔離的開(kāi)關(guān)恒流驅動(dòng)芯片的技術(shù)革新    

圖6  廉價(jià)開(kāi)關(guān)恒流驅動(dòng)芯片
應用電路可去掉變壓器一個(gè)輔助繞組，及其附屬電路上的二
極管、電阻開(kāi)始的，如圖5所示。隔離開(kāi)關(guān)恒流驅動(dòng)芯片技 術(shù)最初的革新，即原邊反饋、去掉輔助繞組技術(shù)，為其應用 電路有效節省成本。隨后，又改變芯片對變壓器要求的兼容 度，改變芯片內部算法設計，使其對變壓器的部分電參數不 敏感，只關(guān)注匝數比，從而有效降低變壓器制造成本。啟用 芯片內快速啟動(dòng)設計技術(shù)，以滿(mǎn)足應用電路設計開(kāi)燈即亮的 要求。芯片設計技術(shù)的不斷創(chuàng )新，使新一代的芯片功能不斷 增加，制造成本不斷下降。創(chuàng )新一代的芯片更具市場(chǎng)競爭 力。


4 廉價(jià)開(kāi)關(guān)恒流驅動(dòng)芯片涌現
一種應用技術(shù)簡(jiǎn)單可靠，應用成本低廉，性能高度集 成，只有三個(gè)腳采用SOT89-3或TO92封裝的隔離和非隔離應 用的廉價(jià)開(kāi)關(guān)恒流驅動(dòng)芯片今年大批涌現?？赡軙?huì )給競爭已 經(jīng)十分激烈的廉價(jià)室內LED照明驅動(dòng)電源市場(chǎng)帶來(lái)烈火。它 有隔離和非隔離的幾款典型產(chǎn)品。
KP1032TP是一個(gè)高度集成非隔離的Buck-Boost開(kāi)關(guān)恒流
(CC)控制LED照明電源驅動(dòng)芯片，適合LED照明非隔離電路

圖7三段高壓線(xiàn)性恒流驅動(dòng)芯片應用圖    

圖8采用高壓線(xiàn)性恒流驅動(dòng)芯片的光電引擎
的應用。KP1032TP內部集成  650 V的MOSFET管；集成了高 壓快速啟動(dòng)/ IC自供電電路和一種新型變壓器消磁電路；集 成欠壓鎖定(UVLO)、逐周期限流(OCP)、過(guò)溫保護(OTP)； LED開(kāi)路/短路的保護；Buck-Boost拓撲支持高輸出電壓； 恒流精度±4%；非常小的VDD工作電流；內置AC線(xiàn)性恒流 (CC)補償。
KP1031是一個(gè)高度集成隔離的PSR開(kāi)關(guān)恒流(CC)控制 LED照明電源驅動(dòng)芯片，內置650 V的MOSFET管、集成高壓 快速啟動(dòng)/ IC自供電電路和一種新型變壓器消磁電路，消除 了變壓器輔助繞組。在CC模式，集成電路使用PFM控制CC 補償。通用的必備功能與KP1032雷同。
廉價(jià)開(kāi)關(guān)恒流驅動(dòng)芯片(圖6)的涌現可使平價(jià)LED光源 和燈具的電源生產(chǎn)成本降至RMB一元或一元以下。廉價(jià)開(kāi) 關(guān)恒流驅動(dòng)電源的周邊元器件少于10個(gè)，生產(chǎn)成本甚至比傳 統的阻容降壓電源還低，有利于全面淘汰不安全也不恒流的 阻容降壓電源。


5 線(xiàn)性恒流驅動(dòng)技術(shù)日趨完善
LED照明燈具的驅動(dòng)電源追求高PF(Power Factor功率因 數)和低THD(Total Harmonic Distortion，總諧波失真)，既是 客戶(hù)的希望也是電力系統的要求。能源之星和國際電信委 員會(huì )(ICE)規范要求LED驅動(dòng)芯片必須具備高功率因素校正 (PFC)功能，以確保LED燈具的轉換效率和燈具壽命。
LED光源和燈具的電源引入高壓線(xiàn)性恒流驅動(dòng)新一代 電源技術(shù)，無(wú)電源的開(kāi)關(guān)變換頻率，就無(wú)本身的開(kāi)關(guān)頻率殘 余，紋波也將大大降低；應用電路無(wú)變壓器等磁性器件和電 解電容器，線(xiàn)性電源的PF因此提高，THD因此下降。
高 壓 線(xiàn) 性 恒 流 驅 動(dòng) 芯 片 大 多 數 采 用 分 段 點(diǎn) 亮 的 技 術(shù)來(lái)驅動(dòng)HVLED發(fā)光。目前分段的方法有1段、3段、4段、
6段等數種， 分段越多， 電源工作效率越高， 但是連接到 H V L E D 的 控 制 線(xiàn) 也 越 多 ， 如 分 成 N 段 ， 控 制 線(xiàn) 數 量 則 為 N+1，分段過(guò)多時(shí)電源效率提高并不明顯，但應用線(xiàn)路略顯 復雜，這是LED燈具設計師所不希望的。比較適合光電一體 化模塊應用的是1段、3段、4段的分段驅動(dòng)。1段驅動(dòng)內置一 個(gè)MOS，雖然電源效率較差，但能滿(mǎn)足蠟燭等特小空間的 需要；3段和4段驅動(dòng)內置3-4個(gè)MOS是目前優(yōu)選的恒流驅動(dòng) 方法，兼顧電源效率、PF和THD，應用方案比較簡(jiǎn)潔，應 用成本較低。內置MOS的線(xiàn)性恒流驅動(dòng)芯片特別適合于一 體化光電模塊的應用，其應用電路零件少，有利于HVLED 的配光分布設計。如三段高壓線(xiàn)性恒流驅動(dòng)電路十分簡(jiǎn)潔， 周邊元器件很少，因此可以將驅動(dòng)電源與HVLEDs光源設計 在同一塊鋁基板或陶瓷基板上。圖7為三段高壓線(xiàn)性恒流驅 動(dòng)芯片應用圖。
高壓線(xiàn)性恒流驅動(dòng)電源目前的輸入電壓范圍較窄，只 適合定壓輸入，它的脈動(dòng)直流輸出有寄生的工頻及其倍頻 的殘余，導致其制成LED照明燈后有些許頻閃。這些問(wèn)題造 成業(yè)內對光引擎使用環(huán)境受限較多、應用范圍窄的誤解。高 壓線(xiàn)性恒流驅動(dòng)電源芯片是一種定電壓輸入的驅動(dòng)電源芯 片，從最初對輸入電源的±10%的寬容度到現在的±20%， 即AC220V的可從AC180V-260V，基本滿(mǎn)足不少使用地區電 網(wǎng)波動(dòng)的要求；而面對頻閃問(wèn)題，我們需要制定LED照明燈 的頻閃評估共識，比如日光燈、筒燈使用時(shí)離開(kāi)受眾均在
50cm以上，那么在50cm以外沒(méi)有頻閃就可被認定為合格產(chǎn) 品?？v然如此，光電引擎都還需要在電源芯片設計上作進(jìn)一 步改進(jìn)和技術(shù)提升。
高壓線(xiàn)性驅動(dòng)芯片經(jīng)過(guò)幾代的改進(jìn)設計，現在已經(jīng)從當初的模擬電路芯片走向
數?；旌想娐沸酒?，并向數字電路芯片發(fā)展，因此高壓線(xiàn)性驅動(dòng)芯片的性能日趨完善，更加穩定；數 ?；旌系母唠A分段線(xiàn)性恒流驅動(dòng)芯片已經(jīng)量產(chǎn)。
高PF和低THD高壓線(xiàn)性恒流驅動(dòng)芯片因其應用電路簡(jiǎn) 潔高效和應用成本低廉，將會(huì )成為室內平價(jià)LED光源和燈具 驅動(dòng)電源首選之一。
高壓線(xiàn)性恒流驅動(dòng)芯片特別適合于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)LED 光電合一的模塊即“光電引擎”，大大提高生產(chǎn)效率，并有 效地節省人工?？梢詾樾乱淮鶯ED光源和燈具節省獨立電源 的空間和有效降低制造成本。圖8 為采用高壓線(xiàn)性恒流驅動(dòng) 芯片的光電引擎。
另一方面，由于高導熱塑料散熱器、塑包鋁散熱器技 術(shù)日趨完善，性?xún)r(jià)比更好，鋁塑散熱器的成本比全金屬散熱器更低，絕緣性能更好，所以用光電引擎和塑包鋁散熱器組
成的光源和燈具更加安全可靠。

6 小結
LED照明驅動(dòng)技術(shù)的創(chuàng )新發(fā)展依賴(lài)于LED照明驅動(dòng)電源 芯片的技術(shù)創(chuàng )新發(fā)展。LED照明驅動(dòng)電源芯片設計技術(shù)正在 日新月異地快速發(fā)展，芯片系統結構、拓撲結構設計技術(shù)不 斷創(chuàng )新，芯片內部算法技術(shù)的創(chuàng )新，芯片設計除去無(wú)用冗 余、精算芯片面積將有效控制芯片成本。隔離和非隔離開(kāi)關(guān) 恒流驅動(dòng)芯片設計由繁而簡(jiǎn)，今天廉價(jià)開(kāi)關(guān)恒流芯片的涌 現，更顯LED照明驅動(dòng)芯片技術(shù)創(chuàng )新的重要！高壓線(xiàn)性恒流 驅動(dòng)芯片的興起，更彰顯可以創(chuàng )新更多LED照明驅動(dòng)電源芯 片的設計方法!因此，LED照明驅動(dòng)技術(shù)必然會(huì )因此百花齊
放，更加繁榮！