硅谷半導體業(yè)恢復往日的繁榮之LED照明

　　LED照明

　　據Communications with Selantek公司針對全球固態(tài)照明LED市場(chǎng)公布的調研數據，2010年，全球照明市場(chǎng)規模為202億只（套），其中LED燈占9600萬(wàn)套。2011年，LED燈將增加到122億套，并將在2016年達到9.92億套。在LED燈的各種應用中，排前三名的汽車(chē)、交通照明和標牌分別占了40%、28%和11%。LED燈的各項成本及總成本變化如圖19所示。

圖19 LED燈的各項成本及總成本變化

　　目前LED照明設計的挑戰

　　對于目前LED照明設計的挑戰，飛兆（Fairchild）PCIA照明業(yè)務(wù)部技術(shù)專(zhuān)家Brian Johnson歸納出三方面：

　　一、小PCB尺寸及BOM成本的壓力。LED燈驅動(dòng)器要更緊湊；VDD電源、變壓器、輸入/輸出/VDD電解電容器等會(huì )將單位器件的成本增加0.1~0.7美元。

　　二、壽命短。原因是電解電容器或高溫高濕條件下可靠性低；LED燈制造商吹噓有5萬(wàn)小時(shí)以上的壽命時(shí)，很多未經(jīng)優(yōu)化的電源壽命卻只有1~2萬(wàn)小時(shí)。目前的質(zhì)保期為3年，但應延長(cháng)到5年。

　　三、高質(zhì)量、高效率應用的電子設計需求。高功率因數（PF）、較低的總諧波失真(THD)；能源之星對5W及以上的商業(yè)應用，要求PF≥0.9，住宅應用PF≥0.7。連續輸出電流（峰值變化＞5%）；調光；電氣效率在80%以上。

　　國際整流器(IR) 節能產(chǎn)品LED部經(jīng)理Peter Green補充了以下幾點(diǎn)：正向電壓的Part-to-part變化、溫度變化、負溫度系數，動(dòng)態(tài)阻抗低，色彩與色度的轉換等。他認為現有峰值電流降壓穩壓器方案需要進(jìn)行很多改進(jìn)（見(jiàn)圖20）。

圖20 現有峰值電流降壓穩壓器方案需要進(jìn)行很多改進(jìn)

　　非隔離式LED驅動(dòng)器與小空間調光技術(shù)

　　Johnson表示，對于住宅照明，飛兆帶有功率因數校正(PFC)的FL7701智能非隔離式降壓LED驅動(dòng)器可以解決小空間調光問(wèn)題的挑戰。該器件采用自動(dòng)檢測AC輸入電壓狀態(tài)，實(shí)現了高PFC?？稍贒C輸入電壓狀態(tài)工作，自動(dòng)檢測AC 或DC輸入電壓狀態(tài)。FL7701的結構和典型應用電路如圖23和圖24所示。

圖21 飛兆FL7701的結構方框圖

圖22 飛兆FL7701的典型應用電路圖

　　他詳細解釋了將PCB減小60%的方法：集成了PFC功能；DC或AC離線(xiàn)輸入直接相連，故不再使用變壓器；沒(méi)有電解電容器；不用VDD電源；也沒(méi)有緩沖電路了。因此減少了20%的BOM成本。同時(shí)，支持模擬調光。FL7701的設計空間與目前常用方案的比較如圖21所示。

圖23 飛兆FL7701的設計空間與目前常用方案的比較

　　國際整流器的Peter Green 針對非隔離式驅動(dòng)器，介紹了剛開(kāi)發(fā)出的一款高電壓連續降壓穩壓器控制芯片IRS2980 LEDrivIR。其內部功能框圖如圖24所示。

圖24 國際整流器IRS2980的內部功能框圖

　　其額定電壓為 600V，使用滯后平均電流模式控制實(shí)現精準的電流控制。該芯片上有高電壓內部穩壓器（不需分立的VCC電源）和高側電流感應功能的低側 MOSFET 驅動(dòng)器。模擬控制PWM調光，電流控制范圍為0% 至100%，最高工作頻率150kHz。

　　基于IRS2980的低成本LED驅動(dòng)器應用及參考設計的PWM調光選項分別如圖25和圖26所示。（記者 恩平）

圖25 基于IRS2980的低成本LED驅動(dòng)器應用

圖26 基于IRS2980參考設計的PWM調光選項