大小功率LED照明方案選擇指南

　　鄭宗前指出：“對于大于100W的LED應用，我們將采用傳統(tǒng)的有源非連續(xù)模式功率因數(shù)校正電路和半橋諧振DC-DC 轉換電路。我們推出了一種新型的集成控制器，它集成了有源非連續(xù)模式功率因數(shù)控制器和具有高壓驅(qū)動的半橋諧振控制器?！?/P>

　　該半橋諧振控制器工作在固定的開關頻率和固定的占空比，并且該電路不需要輸出側的反饋控制回路。這使得半橋諧振DC-DC 變換電路工作在效率最高的ZVS和ZCS狀態(tài)。直流輸出電壓將跟隨功率因數(shù)校正電路的輸出。

　　Alexander Sommer強調(diào)：“對于100W以上的更高功率級LED照明應用，效率變得更加重要，建議使用LLC諧振拓撲結構，它可以實現(xiàn)90%以上的效率。我們建議你使用英飛凌新的8引腳器件ICE1HS01?！?/P>

　　不管LED照明系統(tǒng)的輸出功率有多大，LED驅(qū)動器電路的選擇都將在很大程度上取決于輸入電壓范圍、LED串本身的累積電壓降、以及足以驅(qū)動LED所需的電流。這導致了多種不同的可行LED驅(qū)動器拓撲結構，如降壓型、升壓型、降壓-升壓型和SEPIC型。

　　凌力爾特公司電源產(chǎn)品部產(chǎn)品市場總監(jiān)Tony Armstrong指出：“每種拓撲結構都有其優(yōu)點和缺點，其中，標準降壓型轉換器是最簡單和最容易實現(xiàn)的方案，升壓型和降壓-升壓型轉換器次之，而SEPIC型轉換器則最難實現(xiàn)，這是因為它采用了復雜的磁性設計原理，而且需要設計者擁有高超的開關模式電源設計專長?！?/P>

　　總而言之，終端產(chǎn)品的應用決定LED的拓撲結構，然后再根據(jù)LED的拓撲結構和輸入電源再合理選擇Buck、Boost、SEPIC、或Buck-Boost結構。“一般來說，25W以下選用Buck的較多。更大功率的則傾向于選擇Boost結構。效率的話兩者一般都可以做到85%以上，LT3755可以做到高達97%的效率。考慮驅(qū)動部分BOM成本的時候更應該考慮整體系統(tǒng)成本?！毙烊鸢f，“隨著競爭的加劇，時時會有更低BOM成本的方案，但不一定是最合適的。我們不建議按照這個標準設計產(chǎn)品。PCB面積主要受主要元件的控制，小功率的LED燈盡量采用集成度高的方案。大功率的方案要選用技術集成度高的產(chǎn)品，外圍電路簡單。此處討論的都是指DC-DC的解決方案?！?/P>

　　梁后權也指出：“為了達到高效率要求，應當考慮采用開關模式LED驅(qū)動器，大多數(shù)這類客戶更喜歡選擇降壓LED驅(qū)動器，因為總的效率更高一些。如果從最低BOM成本角度來考慮，開關型LED轉換器不是最便宜的。此類客戶可能會試圖采用線性恒流LED驅(qū)動器。這可以提供最低的BOM成本，但效率可能就不會像開關模式LED驅(qū)動器那樣高。如從最小PCB板面積的角度考慮，通常將選用開關模式轉換器，因為它們產(chǎn)生更少的熱量，甚至相關的元器件體積也將會更小?！?/P>

模擬、PWM和TRIAC調(diào)光方案

　　LED調(diào)光解決方案及規(guī)范一直在不斷變化，直到現(xiàn)在還未固定下來，所以現(xiàn)在市場上存在PWM、模擬及可控硅(TRAIC)三種調(diào)光方案。PWM和模擬方法是其中較簡單的，但需要構建調(diào)光基礎架構和新的調(diào)光控制器。

　　模擬調(diào)光方案的缺點是，LED電流的調(diào)節(jié)范圍局限在某個最大值至該最大值的約10%之間(10:1調(diào)光范圍)。由于LED的色譜與電流有關，因此這種方法并不適合于某些應用。

　　PWM調(diào)光方案則是以某種快至足以掩蓋視覺閃爍的速率(通常高于100MHz)在零電流和最大LED電流之間進行切換。該占空比改變了有效平均電流，從而可實現(xiàn)高達 3000:1的調(diào)光范圍(僅受限于最小占空比)。由于LED電流要么處于最大值，要么被關斷，所以該方法還具有能夠避免在電流變化時發(fā)生LED色偏的優(yōu)點，而在采用模擬調(diào)光時這種 LED 色偏現(xiàn)象是很常見的。

　　SangCheol Her則看好TRIAC調(diào)光方案的市場前景，他表示：“可控硅(TRIAC，2線調(diào)光)將成為非常流行的解決方案，因為這種技術可以完全使用傳統(tǒng)的系統(tǒng)而不需任何改變。而且，它還能夠擴展為3線調(diào)光，以避免出現(xiàn)與低功率因數(shù)值相關的缺陷?！?/P>

　　TRIAC調(diào)光今天是業(yè)內(nèi)非常熱的一個話題，最初，TRIAC調(diào)光器是為白熾燈而設計的，但大多數(shù)用戶希望相同的TRIAC調(diào)光器也能對替代的LED燈進行調(diào)光。梁后權表示：“Diodes Zetex目前可為客戶提供全部的調(diào)光解決方案(包括PWM、模擬和TRIAC)。例如，ZXLD1362 LED驅(qū)動器用一個ADJ引腳來實現(xiàn)模擬和PWM調(diào)光，這就為客戶帶來了很大的設計靈活性。”

　　不過，鄭宗前認為，市場上TRIAC調(diào)光器的應用方案應該只是過渡性的，長遠來說，應該會用PWM調(diào)光。他說：“主要的三點決定性因素為：1)用PWM 調(diào)光從零到最光，都不會有閃爍的現(xiàn)象。2)性能會更好。因為調(diào)光輸出功率采用了功率因數(shù)校正電路，這是配合全球?qū)艄獠捎霉β室驍?shù)有強制性的要求，雖然一般從25 W開始有這要求，但美國要求燈光從零瓦起已需強制性功率因數(shù)校正電路。如采用TRAIC調(diào)光將犧牲功率因數(shù)和增加了電路的復雜性。因此，采用PWM調(diào)光可以提供最好性能的選擇，也是未來的趨勢。3)成本會更好。用PWM調(diào)整占空比，不需要太多額外的控制電路成本?！?/P>

　　Alexander Sommer也看好PWM調(diào)光方案前景，他說：“與模擬調(diào)光方法相比，LED的PWM調(diào)光方法有以下優(yōu)點：1)效率更高;2)不管調(diào)光程度有多大，允許LED一直在優(yōu)化的和恒定的電流下工組;3)在整個調(diào)光范圍內(nèi)LED顏色色調(diào)保持一致(顏色色調(diào)像流明輸出一樣隨LED工作電流而變化)?！?/P>

　　徐瑞包也坦率地說：“個人覺得，調(diào)制方式的選擇不應該決定于LED的功率。而應決定于終端產(chǎn)品的應用要求。比如，顯示背光或者LED裝飾燈可能會選用PWM的調(diào)光方式，顏色一致性好，亮度級別高。但是對于一般的家用照明或者商業(yè)照明，模擬調(diào)光或者TRIAC也可以選擇，不過會產(chǎn)生色偏，并且調(diào)光的級別會很低?！?/P>

　　梁后權也表示：“為了在連續(xù)調(diào)光時實現(xiàn)無閃爍，大多數(shù)客戶喜歡選擇PWM調(diào)光，因為它可提供更大的調(diào)光范圍和更好的線性度。取決于你正在使用的調(diào)光頻率，閃爍現(xiàn)象可以降到最小。模擬調(diào)光更容易實現(xiàn)，因為它只需要一個DC電壓就可以無閃爍地對LED進行調(diào)光。但通常來說，調(diào)光范圍要窄一些?！?/P>

　　對于由多個LED構成的大功率照明應用，確保每個LED具有均勻的亮度且不產(chǎn)生任何閃爍也成為了主要的設計障礙，但PWM方法很容易解決調(diào)光時的閃爍問題?！叭鬚WM調(diào)制器的占空比能保持恒定，就便應該不會存在有燈光亮度不均勻的問題。”吳志民表示，“美國國家半導體的LED驅(qū)動器不但能確保輸出的電流大小均勻，而且也確保畫面有極高的光暗對比度。從以這幾方面來說，我們的LED驅(qū)動器都比市場上的同級產(chǎn)品更出色優(yōu)勝?！?/P>

　　Tony Armstrong指出，總之，最終用戶所采用的調(diào)光方法在很大程度上將由LED本身的最終用途來決定。例如，在LED用于給顯示器提供背面照明的汽車信息娛樂系統(tǒng)中，環(huán)境照明的亮度變化范圍是非常寬的，既有陽光充足時的無比明亮，也有無月之夜的漆黑一片，可謂千差萬別。由于人眼對于環(huán)境照明條件的輕微變化極其敏感，因此需要3000:1的寬調(diào)光范圍。這將要求LED驅(qū)動器電路采用PWM調(diào)光方法。

　　不過，他補充道：“在LED街燈中，由于這種燈常常要么處于接通狀態(tài)要么處于關斷狀態(tài)，因而只需要一個有限的調(diào)光范圍即可。在這種場合中，僅需采用一種簡單的模擬調(diào)光法便能滿足要求?！?/P>

　　如前所述，小于25W的LED照明應用主要是替換標準白熾燈和鹵素燈。在這一功率范圍上，最可能的一個應用就是替代由基于TRIAC(雙向可控硅)的逐步削減入墻式調(diào)光器控制的白熾燈或節(jié)能燈。目前市場上有前沿和后沿削減調(diào)光器，這為整體兼容性帶來了挑戰(zhàn)，因為從EMI的角度來看TRIAC調(diào)光是很差的。

　　“對于要求最佳性價比的非調(diào)光應用，使用像英飛凌TDA4863G這樣的DCM PFC的單級PFC反激拓撲是一個合適的選擇?！盇lexander Sommer認為，“25W及以上功率范圍LED照明應用面向更多的專業(yè)市場。調(diào)光控制方法的選擇將取決于它是替代型還是新安裝型。數(shù)字照明控制(如DALI或無線解決方案)允許對調(diào)光水平進行更精確的控制、以及更多的功能，如日光下調(diào)光和占空比感應。替代型安裝可能要求兼容舊的模擬1-10V調(diào)光控制器。”