LED照明驅動(dòng)方案選擇

一，1 W 至8 W 方案

　　1 W 至8 W 的低功率led 通用照明應用包括G13、GU10、PAR16、PAR20和嵌燈等。這類(lèi)應用的輸入電壓范圍在交流90 至264 V 之間，恒流輸出電流包括350 mA 和700 mA 兩種，能效要求為80%，還要求提供短路和過(guò)壓保護等特性。這類(lèi)應用可以采用安森美半導體的NCP1015 自供電單片開(kāi)關(guān)控制IC。該器件集成了固定頻率(65/100/130 kHz)電流模式控制器和700 V 的高壓MOSFET，具備構建強固的低成本電源所需的全部特性，如軟啟動(dòng)、頻率抖動(dòng)、短路保護、跳周期、最大峰值電流設定點(diǎn)及動(dòng)態(tài)自供電功能(無(wú)需輔助繞組)等。

　　NCP1015 既可用于隔離型方案，也可用于非隔離型方案，見(jiàn)圖1。

圖1 基于NCP1015 的1 W 至8 W 隔離型(a)及非隔離型(b)LED 照明方案

　　值得一提的是， “能源之星”新版固態(tài)照明標準的一個(gè)重要特點(diǎn)是要求多種住宅照明產(chǎn)品的功率因數最低達到0.7。這類(lèi)LED 照明應用的功率一般在1 W至12 W，最適宜采用隔離型反激電源拓撲結構。但是，現有標準設計技術(shù)的功率因數通常不到0.6。要改善功率因數，輕松符合“能源之星”要求，可結合優(yōu)化的NCP1014LEDGTGEVB 評估板，采用安森美半導體的離線(xiàn)型8 W LED 驅動(dòng)器參考設計。

　　安森美半導體的NCP1014LEDGTGEVB 評估板可驅動(dòng)1 至8 顆大功率高亮度LED。該設計基于集成了帶內部限流功能的高壓電源開(kāi)關(guān)的緊湊型固定頻率脈寬調制(PWM)轉換器NCP1014 構建。由于NCP1014 采用固定頻率工作，電流不能上升到高于某個(gè)特定點(diǎn)；導通時(shí)間的限制使輸入電流將跟隨輸入電壓的波形，從而提供更高的功率因數。評估板電路圖見(jiàn)圖2。

圖2 NCP1014LEDGTGEVB 電路圖

二，8 W 至25 W 方案(無(wú)PFC 及有PFC)

　　在8 W 至25 W AC-DC LED 照明應用中，一種方案不要求功率因數校正(PFC)，另一種需要符合“能源之星”固態(tài)照明(SSL)規范規定的強PFC 要求。該標準適用于一系列特定產(chǎn)品，如嵌燈、櫥柜燈及臺燈，其中，住宅應用的LED驅動(dòng)器功率因數須大于0.7，商業(yè)應用須大于0.9。

　　不需要 PFC 的8 W 至25 W AC-DC LED 照明的典型應用如PAR30、PAR38和嵌燈。這類(lèi)應用的輸入電壓要求為85 至135 Vac 或185 至264Vac，能效要求大于80%，提供短路保護及開(kāi)路保護等特性，恒流輸出電流為350 mA、700mA 及1 A 等。為此，可以采用安森美半導體的NCP1028 或NCP1351。NCP1028是一款增強型單片開(kāi)關(guān)控制IC，提供800 mA 峰值電流，還提供過(guò)功率保護、內置斜坡補償及輸入欠壓保護等特性，適合在通用寬電源輸入應用中提供幾瓦至15 W 的輸出功率。

圖3 基于NCP1028和NCP1351的8-15/25W AC-DC LED照明方案（無(wú)PFC）

　　要求 PFC 的8 W 至25 W AC-DC LED 照明的典型應用同上，輸入電壓規格為90 至264 Vac，其他指標與不需要PFC 的應用相同，而功率因數要求高于0.9。這類(lèi)應用適合采用安森美半導體的NCL30000 單段式功率因數校正LED驅動(dòng)器。單段式拓撲結構無(wú)需專(zhuān)用PFC 升壓段，減少了元器件數量，降低了系統總成本。NCL30000 滿(mǎn)足IEC C 類(lèi)諧波含量要求，可直接驅動(dòng)LED，具備精確恒流輸出控制，在5 W 至15 W 較低輸出功率時(shí)能效高于80%，典型能效高于83%，并支持TRIAC 等現有調光方案。

圖4 基于NCL30000的8-25W AC-DC LED照明方案（有PFC）　

三，50 W 至200 W 方案
　　功率高于50 W 的AC-DC LED 應用廣泛用于街道照明及大功率區域照明。其輸入電壓規格為90 至264 Vac，功率因數高于0.9，能效大于85%，提供短路及過(guò)壓保護，恒流輸出為350 mA、700 mA 和1 A。此類(lèi)應用可以采用單段式PFC LED 驅動(dòng)器NCL30001 、CrM PFC+ QR PWM 驅動(dòng)器NCP1607+NCP1377，以及CrM PFC+ LLC PWM 驅動(dòng)器NCP1607+NCP1397或NCP1392/3，以滿(mǎn)足不同需求。

圖5 基于NCL30001的40-150W AC-DC LED照明方案

　　4，便攜設備及液晶電視LED 背光方案

　　隨著(zhù)LED性能及成本的改善，現在LED被廣泛應用在便攜設備和大尺寸LCD背光中。便攜應用要求延長(cháng)電池使用時(shí)間，減小占板面積和高度。安森美半導體的多種低壓便攜產(chǎn)品背光應用LED 驅動(dòng)器方案可用于線(xiàn)性、電感型及電荷泵型等不同拓撲結構。其中，電感型方案總能效最佳，電荷泵型方案的占板面積和高度最小，線(xiàn)性驅動(dòng)器則適合簡(jiǎn)單背光應用。

　安森美半導體的CAT3200、NCP5602、NCP5612、NCP5623、CAT3606、CAT3616、CAT3626、CAT3603、CAT3604、CAT3614、NCP5603 等支持電荷泵方案的不同調光型產(chǎn)品，如單模、雙模、三?；蛩哪７桨傅?。以NCP5623為例，這是一款高能效LED 驅動(dòng)器，帶有I2C 接口，內置漸進(jìn)調光功能，特別適用于驅動(dòng)手機等便攜產(chǎn)品的RGB LED 裝飾光和增強型LCD 背光。它可實(shí)現94%峰值能效和低于1 微安的待機電流，將便攜設備電池工作時(shí)間延至最長(cháng)。該器件封裝極小，僅需4 個(gè)無(wú)源元件，并具備短路和過(guò)壓保護功能。

　　采用NCP1397 和CAT4026的46 英寸液晶電視背光方案由LED 背光轉換器(NCP1397 等器件)和LED 控制器(CAT4026 等器件)組成。安森美半導體的NCP1397 初級端控制器配合帶正向電壓監測功能的6 通道線(xiàn)性L(fǎng)ED 驅動(dòng)器CAT4026 等器件，支持低高度LED 背光液晶電視設計，使電路板上高度低于8 mm，總高度低于12.5 mm，還可以很好地處理寬范圍調光、散熱、故障保護等問(wèn)題，使電源設計挑戰迎刃而解。

　　CAT4026 是應用于大尺寸側光式LED 背光液晶電視的多通道線(xiàn)性L(fǎng)ED 驅動(dòng)器的高性?xún)r(jià)比方案，可以單顆IC 支持6 通道，且易于分級為多達12 個(gè)或18個(gè)通道(相應采用2 個(gè)或3 個(gè)控制器)，目標能效高于90%，典型能效達94%。此外，該驅動(dòng)器還提供正向電壓監測功能，可以限制總體功耗；還能為L(cháng)ED 開(kāi)路及過(guò)多LED 短路等不同LED 串故障提供保護。

圖6 基于CAT4026的液晶電視LED背光方案

　5，汽車(chē)照明LED 驅動(dòng)方案

　　LED在汽車(chē)照明中的應用多種多樣，不同應用對LED電流的要求又各不相同，故需要結合具體應用要求，選擇適合的LED驅動(dòng)器方案。

　　安森美半導體針對LED汽車(chē)前照燈系統開(kāi)發(fā)了NCV78663電源鎮流器及雙LED驅動(dòng)器。NCV78663是先進(jìn)的高可靠性、高能效的系統級芯片(SoC) LED驅動(dòng)器，支持達2 A電流，提供高于90%的總能效，驅動(dòng)高達60 V電壓的多串LED，能以PWM調光維持色溫及控制平均電流，使設計人員能夠以一顆高集成度的SoC控制遠光燈及近光燈、日間行車(chē)燈、轉向指示燈及霧燈，所需外部元件極少。這器件通過(guò)SPI接口與外部微控制器通信，在上電后動(dòng)態(tài)地控制系統參數、檢測LED工作狀態(tài)并反饋診