LED照明驱动方案选择

LED照明驱动方案选择时间：2011-08-30浏览567次【字体：大中小】一，1W至8W方案1W至8W的低功率led通用照明应用包括G13、GU10、PAR16、PAR20和嵌灯等。这类应用的输入电压范围在交流90至264V之间，恒流输出电流包括350mA和700mA两种，能效要求为80%，还要求提供短路和过压保护等特性。这类应用可以采用安森美半导体的NCP1015自供电单片开关控制IC。该器件集成了固定频率(65/100/130kHz)电流模式控制器和700V的高压MOSFET，具备构建强固的低成本电源所需的全部特性，如软启动、频率抖动、短路保护、跳周期、最大峰值电流设定点及动态自供电功能(无需辅助绕组)等。NCP1015既可用于隔离型方案，也可用于非隔离型方案，见图1。图1基于NCP1015的1W至8W隔离型(a)及非隔离型(b)LED照明方案值得一提的是，“能源之星”新版固态照明标准的一个重要特点是要求多种住宅照明产品的功率因数最低达到0.7。这类LED照明应用的功率一般在1W至12W，最适宜采用隔离型反激电源拓扑结构。但是，现有标准设计技术的功率因数通常不到0.6。要改善功率因数，轻松符合“能源之星”要求，可结合优化的NCP1014LEDGTGEVB评估板，采用安森美半导体的离线型8WLED驱动器参考设计。安森美半导体的NCP1014LEDGTGEVB评估板可驱动1至8颗大功率高亮度LED。该设计基于集成了带内部限流功能的高压电源开关的紧凑型固定频率脉宽调制(PWM)转换器NCP1014构建。由于NCP1014采用固定频率工作，电流不能上升到高于某个特定点；导通时间的限制使输入电流将跟随输入电压的波形，从而提供更高的功率因数。评估板电路图见图2。图2NCP1014LEDGTGEVB电路图二，8W至25W方案(无PFC及有PFC)在8W至25WAC-DCLED照明应用中，一种方案不要求功率因数校正(PFC)，另一种需要符合“能源之星”固态照明(SSL)规范规定的强PFC要求。该标准适用于一系列特定产品，如嵌灯、橱柜灯及台灯，其中，住宅应用的LED驱动器功率因数须大于0.7，商业应用须大于0.9。不需要PFC的8W至25WAC-DCLED照明的典型应用如PAR30、PAR38和嵌灯。这类应用的输入电压要求为85至135Vac或185至264Vac，能效要求大于80%，提供短路保护及开路保护等特性，恒流输出电流为350mA、700mA及1A等。为此，可以采用安森美半导体的NCP1028或NCP1351。NCP1028是一款增强型单片开关控制IC，提供800mA峰值电流，还提供过功率保护、内置斜坡补偿及输入欠压保护等特性，适合在通用宽电源输入应用中提供几瓦至15W的输出功率。图3基于NCP1028和NCP1351的8-15/25WAC-DCLED照明方案（无PFC）要求PFC的8W至25WAC-DCLED照明的典型应用同上，输入电压规格为90至264Vac，其他指标与不需要PFC的应用相同，而功率因数要求高于0.9。这类应用适合采用安森美半导体的NCL30000单段式功率因数校正LED驱动器。单段式拓扑结构无需专用PFC升压段，减少了元器件数量，降低了系统总成本。NCL30000满足IECC类谐波含量要求，可直接驱动LED，具备精确恒流输出控制，在5W至15W较低输出功率时能效高于80%，典型能效高于83%，并支持TRIAC等现有调光方案。图4基于NCL30000的8-25WAC-DCLED照明方案（有PFC）三，50W至200W方案功率高于50W的AC-DCLED应用广泛用于街道照明及大功率区域照明。其输入电压规格为90至264Vac，功率因数高于0.9，能效大于85%，提供短路及过压保护，恒流输出为350mA、700mA和1A。此类应用可以采用单段式PFCLED驱动器NCL30001、CrMPFC+QRPWM驱动器NCP1607+NCP1377，以及CrMPFC+LLCPWM驱动器NCP1607+NCP1397或NCP1392/3，以满足不同需求。图5基于NCL30001的40-150WAC-DCLED照明方案4，便携设备及液晶电视LED背光方案随着LED性能及成本的改善，现在LED被广泛应用在便携设备和大尺寸LCD背光中。便携应用要求延长电池使用时间，减小占板面积和高度。安森美半导体的多种低压便携产品背光应用LED驱动器方案可用于线性、电感型及电荷泵型等不同拓扑结构。其中，电感型方案总能效最佳，电荷泵型方案的占板面积和高度最小，线性驱动器则适合简单背光应用。安森美半导体的CAT3200、NCP5602、NCP5612、NCP5623、CAT3606、CAT3616、CAT3626、CAT3603、CAT3604、CAT3614、NCP5603等支持电荷泵方案的不同调光型产品，如单模、双模、三模或四模方案等。以NCP5623为例，这是一款高能效LED驱动器，带有I2C接口，内置渐进调光功能，特别适用于驱动手机等便携产品的RGBLED装饰光和增强型LCD背光。它可实现94%峰值能效和低于1微安的待机电流，将便携设备电池工作时间延至最长。该器件封装极小，仅需4个无源元件，并具备短路和过压保护功能。采用NCP1397和CAT4026的46英寸液晶电视背光方案由LED背光转换器(NCP1397等器件)和LED控制器(CAT4026等器件)组成。安森美半导体的NCP1397初级端控制器配合带正向电压监测功能的6通道线性LED驱动器CAT4026等器件，支持低高度LED背光液晶电视设计，使电路板上高度低于8mm，总高度低于12.5mm，还可以很好地处理宽范围调光、散热、故障保护等问题，使电源设计挑战迎刃而解。CAT4026是应用于大尺寸侧光式LED背光液晶电视的多通道线性LED驱动器的高性价比方案，可以单颗IC支持6通道，且易于分级为多达12个或18个通道(相应采用2个或3个控制器)，目标能效高于90%，典型能效达94%。此外，该驱动器还提供正向电压监测功能，可以限制总体功耗；还能为LED开路及过多LED短路等不同LED串故障提供保护。图6基于CAT4026的液晶电视LED背光方案5，汽车照明LED驱动方案LED在汽车照明中的应用多种多样，不同应用对LED电流的要求又各不相同，故需要结合具体应用要求，选择适合的LED驱动器方案。安森美半导体针对LED汽车前照灯系统开发了NCV78663电源镇流器及双LED驱动器。NCV78663是先进的高可靠性、高能效的系统级芯片(SoC)LED驱动器，支持达2A电流，提供高于90%的总能效，驱动高达60V电压的多串LED，能以PWM调光维持色温及控制平均电流，使设计人员能够以一颗高集成度的SoC控制远光灯及近光灯、日间行车灯、转向指示灯及雾灯，所需外部元件极少。这器件通过SPI接口与外部微控制器通信，在上电后动态地控制系统参数、检测LED工作状态并反馈诊断信息。图4显示的是NCV78663在先进的汽车前照灯应用中的电路图。图7基于NCV78663的汽车LED前照灯应用电路图此外，安森美半导体针对尾灯、方向灯、刹车灯及车顶灯等系统的驱动器主要有NUD4001及NUD4011线性LED驱动器。这两款器件的设计均用于在交流-直流应用中替代分立方案，设计人员能够利用外部电阻针对不同LED阵列设置驱动电流。不同的是，NUD4001适合于5V、12V或24V的低压应用，而NUD4011则最高支持200V电压。图5是用NUD4001器件驱动一个200mA的LED的车厢顶灯电路。图8：用NUD4001器件驱动一个200mA的LED的车厢顶灯电路