通用照明挑战及交流主电源供电LED驱动器拓扑

由于LED总光效要求及散热限制，能效对低功率应用尤其重要；许多情况下，即使是较低功率应用也要求功率因数校正和谐波处理；在空间受限应用中，特别是替代灯泡应用，要求有很高的驱动功率密度；总体电源可靠性对整个灯的寿命非常重要；宽输入电源电压范围应支持高达277 Vac；兼容TRIAC调光等要求。此外，LED通用照明还要符合演进的标准及安全规范，如“能源之星”和IEC要求。

根据应用要求(尺寸、能效、功率因数、功率、驱动电流)不同，以交流主电源驱动LED有多种拓扑。安森美半导体提供各种电源方案，可用于各种照明应用。

图1：不同交流主电源供电LED驱动器拓扑结构

安森美半导体LED通用照明AC-DC解决方案

1) 功率因数校正方案

采用安森美半导体的NCP1611或NCP1612的160 W功率因数校正(PFC)升压方案采用非隔离升压拓扑，轻载能效高于传统CrM PFC；无须额外元件，可靠性及安全性高。该方案采用电流控制频率反走(CCFF)CrM，有升压或旁路二极管短路保护、引脚开路/短路保护、优化的瞬态响应、软过压保护、输入欠压检测、低总谐波失真配置、过热关闭等特性。

这类PFC方案还包括NCP1607、NCP1608、NCP1615和NCP1654(非隔离升压)；NCL30000(隔离单级反激、非隔离降压)；NCL30001(隔离单级反激)；NCL30002(非隔离降压)；NCL30060(单级反激或降压)。

以NCL30000为例，“平均电流稳流”拓扑可以选择两种配置，一种是降压配置(包含抽头电感降压配置)；另一种是降压-升压配置，电感没有与LED串串联，输入电流波形或失真与输出压降无关。它可进行初级可控硅调光，适用于隔离和非隔离方案，隔离方案能效80－85％。

2) 初级端控制离线方案

初级端稳流(PSR)也称初级端控制。初级端控制离线LED驱动器不使用光耦，具有±1%(典型值)的精密LED稳流精度、宽VCC范围、高能效准谐振控制、强固的保护特性组合，以及宽工作温度范围(-40至+125℃)；支持反激及降压-升压拓扑，带无源PFC输入的功率因数约0.9；该系列可应用于LED灯泡替代、离线LED驱动器、嵌灯、室内/室外重点照明及任务灯及LED电子控制装置。

图2：初级端控制离线方案

可供选择的器件有NCL30080A/B、NCL30081A/B、NCL30082A/B和NCL30083A/B(无源PFC控制)；NCL30085A/B、NCL30086A/B、NCL30087A/B和NCL30088A/B(有源PFC控制)。其调光控制包括非调光、3步/5步调光、模拟/数字、双向可控硅/后缘触发调光等。

3) AC-DC开关稳压器

安森美半导体针对隔离反激式和非隔离式转换器的开关稳压器包括NCP1010、NCP1011、NCP1012、NCP1014/15、NCP1027/28、NCP1072/5、NCP1076等。这些器件均为电流模式，峰值电流限制从100 mA至800 mA。这些方案集成了MOS管，适用于隔离和非隔离应用，支持次级PWM调光、模拟调光或双亮度等级调光，能效高达75－80％。

4) 用于高压LED串的高功率因数升压方案

高压多结点LED正变得更加常见，因为供应商趋向更好地优化LED以提升系统总光效，并引入更加专用化的LED。这些LED每封装的正向电压可达24至200 V，可以优化用于定点照明、全向照明或线性照明。为了以低元件数量及标准现成电感实现此目标，电路中使用了NCP1075单片高压开关稳压器及高精度的NCP4328A恒流/恒压控制器。

该方案能效高于90%，具有20 ms的快速启动时间、LED开路保护、可使用现有电感、功率因数高于0.95，以及采用NCP1075时功率能力大于10 W的特性，应用主要是LED照明及灯管、低功率光源及灯具、电子控制装置和LED驱动器。