中心議題：

• 基於交/直流電源的LED驅動電路設計實例

解決方案：

• 采用交流離線電源為LED供電
• 采用寬輸入範圍的DC-DC電源為LED供電
  

根據具體應用的不同，led可能會采用不同的電源來供電
，如交流線路、太陽能板、12 V汽車電池
、直流電源或低壓交流係統
，甚至是基於堿和鎳的電池或鋰離子電池等。

1)采用交流離線電源為LED供電

在采用交流離線電源為LED供電的應用中
，涉及到眾多不同的應用場合，如電子鎮流器、熒光燈替代、交通信號燈、LED燈泡、街道和停車照明、建築物照明、障礙燈和標誌等。在這些從交流主電源驅動大功率LED的應用中，有兩種常見的電源轉換技術，即在需要電流隔離(galvanic isolation)時使用反激轉換器
，或在不需要隔離時使用較為簡單的降壓拓撲結構。

在反激轉換器方麵

，根據輸出功率的不同，可以采用安森美半導體的不同反激轉換器。例如，安森美半導體的NCP1013適合於功率高達5 W(電流為350 mA
、700 mA或1 A)的緊湊型設計應用
，NCP1014/1028可以提供高達8 W的連續輸出功率，而NCP1351則適合於大於15 W的較大功率通用應用。

以NCP1014/1028為例
，這是安森美半導體推出的離線式PWM開關穩壓器，具有集成的700 V高壓MOSFET，均采用350 mA/22 Vdc變壓器設計及700 mA/17 Vdc配置，輸入電壓範圍為90至265 Vac，具有輸出開路電壓鉗位
、采用頻率抖動減少電磁幹擾(EMI)信號以及內置熱關閉保護等特性
，適合於LED鎮流器
、建築物照明、顯示器背光、標誌和通道照明及作業燈等應用。NCP1014/1028的應用設計示意圖如下麵的圖1所示。值得一提的是，這設計具有開路輸出保護功能，會在開路時將輸出鉗位至24 V電壓。在這設計中，電流和開路電壓能夠通過簡單地改變電阻/齊納二極管組合來調整。值得一提的是，如果針對230 Vac交流線路使用另一種可選變壓器，則NCP1014能夠提供高達19 W的功率，NCP1028能夠提供高達25 W的功率。
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在照明應用中，如果輸出功率要求高於25 W，LED驅動器則麵臨著功率因數校正(PFC)的問題。例如
，歐盟的國際電工委員會(IEC)針對照明(功率大於25 W)的要求中具有針對總諧波失真(THD)的規定。而在美國，能源部“能源之星”項目固態照明標準中對PFC帶有強製性要求(而無論是何種功率等級)，即針對住宅應用部分要求功率因數高於0.7，而針對商業應用部分要求功率因數高於0.9。這標準屬於自願遵守的標準，並非強製性要求，但有些應用可能需要良好的功率因數。例如，公營事業機構將推動LED的大規模應用，應用在公用設施級別的LED可望擁有較高功率因數
；而且公營事業機構擁有或提供LED街燈服務時
，LED是否具有較高功率因數(通常大於0.95)取決於公營事業機構的意願，如果他們願意
，則相應的LED驅動解決方案必須滿足這方麵的要求。

在這類可能需要采用PFC控製器的應用中
，傳統的解決方案是PFC控製器+PWM控製器的兩段式方案。這種方案支持模塊化，且認證簡單，但在總體能效方麵會有折衷
，如假設交流-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技術的持續改進
，這種架構預計將轉化為更加優化、更高能效的方案。根據要求的不同，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。

lingyifangmian
，rushangsuoshu，zaibuxuyaogelideyingyongzhong
，keyicaiyongjiaoweijiandandejiangyatuopujiegou
，zhezhongjiegousuoshiyongdedianganbibianyaqixiaodeduo，erqiezhixuyaohenshaodeyuanjianlaishixianzhezhongjiejuefangan。zhezhongjiagoucaiyongdeshifengzhidianliukongzhi(PCC)模式，工作在深度連續導電模式(CCM)。這種架構具有多種優勢，如可以消除使用大電解輸出電容
、具有“良好”穩流的簡單控製原理，以及能夠充分利用安森美半導體的動態自供電(DSS)技術能力來直接從交流線路為驅動器供電。圖3顯示的是安森美半導體NCP1216 PWM電流模式控製器的應用設計示意圖。
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它充分利用高壓工藝技術的優勢，從交流主電源直接為控製器供電，進一步簡化了電路。這設計適合120 Vac條件
，若要用於230 Vac條件，則需要變更少許元件，如功率FET和電容。由於這是一種非隔離型AC-DC設計
，所以存在高壓。而且這是一項浮動設計
，IC和LED並非對地參考。在對器件進行供電之前

，LED必須連接至電路板。

對於這類降壓控製方式而言，當控製的LED數量減少時
，它的一項局限就會出現，因為這時占空比會變得極窄。而且開關控製器在電流被感測到之前會有200至400 nsdeqianyanxiaoyindianlu。zaizhezhongqingkuangxia，bixujiangdikaiguanpinlvlaishiyingzhengchangcaozuo，bingtongguobanbozhengliushurudianlujiangdianyabaochizaizuidizhi。zaizhezhongfangfazhong，jibenjiagounenggoutongguoyuanjianxiugailaiqingyikuozhan，congeryenengqudonggengchangdeLED串。

2)采用寬輸入範圍的直流-直流(DC-DC)電源為LED供電

有一係列高亮度LED應用工作在8至40 VDC範圍的電源


，這些電源包括鉛酸電池
、12-36 VDC適配器

、太陽能電池以及低壓的12 和24 VAC交流係統。這類的照明應用眾多，如活動式照明

、景觀和道路照明
、汽車和交通照明、太陽能供電照明
，以及陳列櫃照明等。

表1：寬輸入範圍的DC-DC LED應用。
即使目標是采用恒定電流驅動LED
，首先要理解的事件就是應用的輸入和輸出電壓變化。LED的正向電壓由材料特性、結溫度範圍、驅動電流和製造容限決定。憑借這些信息
，就可以選擇恰當的線性或開關電源拓撲結構
，如線性、降壓、升壓或降壓-升壓等。而安森美半導體的NCP3065/3066是一種多模式LED控製器，它集成1.5 A開關，可以設置成降壓、升壓、反轉(降壓-升壓)/單端初級電感轉換器(SEPIC)等多種拓撲結構。NCP3065/3066的輸入電壓範圍為3.0至40 V
，具有235 mV的低反饋電壓，工作頻率可調節，最高250 kHz。其它特性包括：能進行逐周期電流限製、不需要控製環路補償、可采用所有陶瓷輸出電容工作、具有模擬和數字PWM調光能力、發生磁滯時內部熱關閉等。
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為LED提供保護

如前所述，LED是一種使用壽命極長的光源(可長達5萬小時)。除了需要針對具體的LED應用選擇適合的LED驅動解決方案，還需要為LED提供適當的保護，因為偶爾LED也會失效。其原因多種多樣，可能是因為LED早(zao)期(qi)失(shi)效(xiao)，也(ye)可(ke)能(neng)是(shi)因(yin)為(wei)局(ju)部(bu)的(de)組(zu)裝(zhuang)缺(que)陷(xian)或(huo)是(shi)因(yin)瞬(shun)態(tai)現(xian)象(xiang)導(dao)致(zhi)失(shi)效(xiao)。必(bi)須(xu)對(dui)這(zhe)些(xie)可(ke)能(neng)的(de)失(shi)效(xiao)提(ti)供(gong)預(yu)防(fang)措(cuo)施(shi)，特(te)別(bie)是(shi)因(yin)為(wei)某(mou)些(xie)應(ying)用(yong)屬(shu)於(yu)關(guan)鍵(jian)應(ying)用(yong)(故障停機成本高)，或是安全攸關的應用(如頭燈、燈塔、橋梁

、飛行器、飛機跑道等)
，或是在地理上難於接近的應用(維護困難)等。

在這方麵

，可以采用安森美半導體的NUD4700 LED分流保護解決方案。圖5是這種分流保護解決方案的應用及原理示意圖。

在LED正常工作時
，泄漏電流僅為近100 μA；而在遭遇瞬態或浪湧條件時，LED就會開路
，這時NUD4700分流保護器所在的分流通道激活
，所帶來的壓降僅為1.0 V
，將帶給電路的影響盡可能地減小。這器件采用節省空間的小型封裝
，設計用於1 W LED(額定電流為350 mA@ 3 V)
，如果散熱處理恰當，也支持大於1 A電流的操作。

總結

相較於白熾燈等傳統光源，LED具有能效高、壽命長
、指向性好等眾多優勢，越來越受業界青睞用於通用照明市場。而LED在通用照明市場的應用涉及多方麵的要求，需要從係統的角度去考慮，如光源、電源轉換、LED控製和驅動、散熱和光學等。