洞悉驅動(dòng)器特性設計出低電壓AC的LED應用設計

有一項額外考慮係針對較小負載設計而生，主要係一次側變壓器的工作可能需要某一個(gè)最低負荷，當處在非常小且低功耗的系統中，便須要特別考量此問(wèn)題。以一個(gè)60瓦低電壓交流變壓器而言，可能需10瓦的負載才能正常運行，而LED裝置的效率可根據主電源的供應範圍處理該問(wèn)題。

舉例來(lái)說(shuō)，在美國國家半導體的RD-148參考設計中，運用LM3405A展示在12VAC系統下驅動(dòng)一個(gè)3.6Vf、600毫安培的單一LED解決方案。而基于該參考設計架構的LM3405A和LM3407均適用于在較小燈光模組中，因其有較小的封裝尺寸(LM3405A採SOT23封裝)和極少的外部元件。透過(guò)RD-148的實(shí)例，將能簡(jiǎn)易實(shí)行一個(gè)尺寸為14毫米×21.5毫米的完整解決方案，甚至是更小的解決方案也可能實(shí)現。

實(shí)現中型陣列系統　熱能管理至為關(guān)鍵

目前中型設計(中型陣列，但許多個(gè)別系統)已提出最新的進(jìn)展，藉由使用單一封裝的較大多組件陣列就能提高照明輸出，且有更好的效率和熱能管理技術(shù)。欲完成此種設計，可考慮一個(gè)10.5伏特的Vf暖白光陣列，和一個(gè)典型的640毫安培電流。值得注意的是，維持陣列在典型的電流或適當的熱能管理設計，特別能延長(cháng)產(chǎn)品壽命，甚至是在高溫有害的環(huán)境中，雖然這對許多IC驅動(dòng)器是很困難的挑戰，但在市場(chǎng)需求的推動(dòng)之下，可預期不久之后就有大量符合此需求的產(chǎn)品出現。然而，在經(jīng)過(guò)幾個(gè)設計循環(huán)后，產(chǎn)業(yè)界便發(fā)現許多整合FET的驅動(dòng)器，對于熱能設計有處理上的困難。

承續上述論點(diǎn)，許多整合FET的產(chǎn)品在30℃環(huán)境溫度下操作，其IC接面點(diǎn)溫度超過(guò)90℃，這代表元件在外部環(huán)境建議的操作溫度下，只有35℃的余量(到達150～160℃時(shí)就會(huì )進(jìn)入熱能關(guān)機，但最大的建議操作溫度是125℃)，這對熱能機械設計來(lái)說(shuō)是很難處理的，故須確保該情況不會(huì )在LED的應用上發(fā)生。熱能挑戰迎刃而解　高整合控制器功不可沒(méi)

總括來(lái)說(shuō)，60℃溫差的熱能循環(huán)(從LED帽到焊接點(diǎn)，一直到驅動(dòng)板)在設計上并不完美。談到LED的使用壽命和可靠性，熱能永遠是必須解決的問(wèn)題，而圖3所示的LM3409控制器就是一個(gè)優(yōu)異的選擇，它能讓設計者透過(guò)各種外部元件將熱能排出，以一個(gè)低成本的P-Channel金屬氧化物半導體場(chǎng)效電晶體(PFET)外部元件為例，藉由使用LM3409就能顯著(zhù)降低系統溫度，而其中最熱的元件應該是53℃的PFET。

由于LM3409的接面溫度是43℃，而所有測試都在30℃環(huán)境溫度下進(jìn)行，這表示其擁有充分的熱能余量，也使設計者更容易達到熱能設計的目標。此外，LM3409係一個(gè)高度整合的控制器，特別是用于固定電流的LED驅動(dòng)應用中，所以只需要少數的外部元件，便可以解決尺寸問(wèn)題和降低生產(chǎn)成本。

圖3 適合中型陣列設計的LM3409採用12VAC系統，可驅動(dòng)640毫安培電流和10.4伏特的LED陣列封裝

LM3409亦具有容易進(jìn)行調光控制的優(yōu)勢，不論是PWM調光(在EN接腳上)或是類(lèi)比調光，均可藉由一個(gè)電壓分壓器隔開(kāi)主要輸入軌來(lái)獲得類(lèi)比調光功能，如此一來(lái)，就能在輸入電壓直接降低時(shí)，連帶使LED電流下降，以達到設計彈性。其次，如果要求絕對色彩準確性或其他特殊的調光功能，則可使用PWM訊號(外部的微控制器或類(lèi)似裝置所提供)或是類(lèi)比IADJ接腳，完成此一需求。

另一方面，LM3409具有兩個(gè)有效的監視電流迴路，一個(gè)是設置在高端電流感測電阻RSNS，另一個(gè)直接在ISENS。設計者有叁個(gè)方法經(jīng)由 ISENS來(lái)達到類(lèi)比調光，首先是透過(guò)ISENS開(kāi)路以讓RSNS控制LM3409;再者係提供接腳一個(gè)從0～1.24伏特的外部電壓(由RSNS設置時(shí) 1.2伏特是最大輸出)；或可從接腳到地面連結一個(gè)分壓器以改變電流(永遠將RSNS設置到最大)。

透過(guò)以上叁種方式，在交流電轉換成直流電后，經(jīng)由電壓分壓器到主輸入軌就能輕易連結；不過(guò)若選擇電壓分配器在1.24伏特時(shí)，則可擁有最大的輸入電壓(12VAC系統16.97V，24VAC系統33.94V)，因此，當輸入電壓較低時(shí)，理所當然會(huì )產(chǎn)生一個(gè)較低的光源輸出。

而值得討論的是，該情況與不具典型調光裝置驅動(dòng)器的差別，或沒(méi)有這個(gè)連結的話(huà)，LM3409將如何表現。

由于上述情況均是針對直流對直流的調節器，所以會(huì )有輸入到輸出改變的自然情形，有鑑于此，想要對一個(gè)固定的電壓或電流加以控制的想法便應運而生。舉例來(lái)說(shuō)，若不提供一個(gè)調光訊號，電路就會(huì )嘗試維持電流的規格，直到輸入電壓接近輸出電壓(LED驅動(dòng)電壓)，且輸出電平將不會(huì )改變，直到輸入端進(jìn)入電路訊號損耗區(通常是在降壓調節器運作下驅動(dòng)電流時(shí)，輸入的伏特數高于所要求的輸出)，當輸入電壓開(kāi)始下降時(shí)，輸出電壓也隨著(zhù)快速減少。

反觀(guān)在PFET控制器的調節下，LM3409只有小範圍的改變，能夠在整個(gè)工作週期下，維持非常低的損失，其使用類(lèi)比調光功能可以線(xiàn)性方式降低LED 電流，使LED具備可調光的設計，在開(kāi)關(guān)關(guān)閉前達到欠壓鎖定設定(或者可以用極小的輸出電壓驅動(dòng)LED)。藉由改變電壓的方式來(lái)達到調光功能，已能有效的控制輸入線(xiàn)路，而在交流對直流的前端，則需要額外的電容以達到光源輸出后，所造成的輸入漣波最小化。

此外，透過(guò)直接連結調光功能到輸入電壓，可不須顧慮LED驅動(dòng)器的穩定度。除非充分過(guò)