基于交流或直流電源的LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

　　在這類可能需要采用PFC控制器的應(yīng)用中，傳統(tǒng)的解決方案是PFC控制器+PWM控制器的兩段式方案。這種方案支持模塊化，且認(rèn)證簡(jiǎn)單，但在總體能效方面會(huì)有折衷，如假設(shè)交流-直流(AC-DC)段的能效為87%至90%，直流-直流(DC-DC)段能效為85%至90%，則總能效僅為74%至81%。隨著LED技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)，這種架構(gòu)預(yù)計(jì)將轉(zhuǎn)化為更加優(yōu)化、更高能效的方案。根據(jù)要求的不同，有多種可供選擇的方案，如：PFC+非隔離降壓、PFC+非隔離反激或半橋LLC、NCP1651/NCP1652單段式PFC方案。

　　另一方面，如上所述，在不需要隔離的應(yīng)用中，可以采用較為簡(jiǎn)單的降壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)所使用的電感比變壓器小得多，而且只需要很少的元件來(lái)實(shí)現(xiàn)這種解決方案。這種架構(gòu)采用的是峰值電流控制(PCC)模式，工作在深度連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)。這種架構(gòu)具有多種優(yōu)勢(shì)，如可以消除使用大電解輸出電容、具有“良好”穩(wěn)流的簡(jiǎn)單控制原理，以及能夠充分利用安森美半導(dǎo)體的動(dòng)態(tài)自供電(DSS)技術(shù)能力來(lái)直接從交流線路為驅(qū)動(dòng)器供電。圖3顯示的是安森美半導(dǎo)體NCP1216 PWM電流模式控制器的應(yīng)用設(shè)計(jì)示意圖。

圖3：采用峰值電流控制的NCP1216非隔離型離線式LED驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。

　　它充分利用高壓工藝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從交流主電源直接為控制器供電，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了電路。這設(shè)計(jì)適合120 Vac條件，若要用于230 Vac條件，則需要變更少許元件，如功率FET和電容。由于這是一種非隔離型AC-DC設(shè)計(jì)，所以存在高壓。而且這是一項(xiàng)浮動(dòng)設(shè)計(jì)，IC和LED并非對(duì)地參考。在對(duì)器件進(jìn)行供電之前，LED必須連接至電路板。

　　對(duì)于這類降壓控制方式而言，當(dāng)控制的LED數(shù)量減少時(shí)，它的一項(xiàng)局限就會(huì)出現(xiàn)，因?yàn)檫@時(shí)占空比會(huì)變得極窄。而且開(kāi)關(guān)控制器在電流被感測(cè)到之前會(huì)有200至400 ns的前沿消隱電路。在這種情況下，必須降低開(kāi)關(guān)頻率來(lái)適應(yīng)正常操作，并通過(guò)半波整流輸入電路將電壓保持在最低值。在這種方法中，基本架構(gòu)能夠通過(guò)元件修改來(lái)輕易擴(kuò)展，從而也能驅(qū)動(dòng)更長(zhǎng)的LED串。

　　2)采用寬輸入范圍的直流-直流(DC-DC)電源為L(zhǎng)ED供電

　　有一系列高亮度LED應(yīng)用工作在8至40 VDC范圍的電源，這些電源包括鉛酸電池、12-36 VDC適配器、太陽(yáng)能電池以及低壓的12 和24 VAC交流系統(tǒng)。這類的照明應(yīng)用眾多，如活動(dòng)式照明、景觀和道路照明、汽車(chē)和交通照明、太陽(yáng)能供電照明，以及陳列柜照明等。

表1：寬輸入范圍的DC-DC LED應(yīng)用。

　　即使目標(biāo)是采用恒定電流驅(qū)動(dòng)LED，首先要理解的事件就是應(yīng)用的輸入和輸出電壓變化。LED的正向電壓由材料特性、結(jié)溫度范圍、驅(qū)動(dòng)電流和制造容限決定。憑借這些信息，就可以選擇恰當(dāng)?shù)木€性或開(kāi)關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如線性、降壓、升壓或降壓-升壓等。而安森美半導(dǎo)體的NCP3065/3066是一種多模式LED控制器，它集成1.5 A開(kāi)關(guān)，可以設(shè)置成降壓、升壓、反轉(zhuǎn)(降壓-升壓)/單端初級(jí)電感轉(zhuǎn)換器(SEPIC)等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。NCP3065/3066的輸入電壓范圍為3.0至40 V，具有235 mV的低反饋電壓，工作頻率可調(diào)節(jié)，最高250 kHz。其它特性包括：能進(jìn)行逐周期電流限制、不需要控制環(huán)路補(bǔ)償、可采用所有陶瓷輸出電容工作、具有模擬和數(shù)字PWM調(diào)光能力、發(fā)生磁滯時(shí)內(nèi)部熱關(guān)閉等。

圖4：安森美半導(dǎo)體NCP3065在LED恒流降壓控制應(yīng)用中的示意圖。