基于交流或直流電源的LED驅動電路設計
在這類可能需要采用PFC控制器的應用中,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,且認證簡單,但在總體能效方面會有折衷,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(xù)改進,這種架構預計將轉化為更加優(yōu)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。
另一方面,如上所述,在不需要隔離的應用中,可以采用較為簡單的降壓拓撲結構,這種結構所使用的電感比變壓器小得多,而且只需要很少的元件來實現這種解決方案。這種架構采用的是峰值電流控制(PCC)模式,工作在深度連續(xù)導電模式(CCM)。這種架構具有多種優(yōu)勢,如可以消除使用大電解輸出電容、具有“良好”穩(wěn)流的簡單控制原理,以及能夠充分利用安森美半導體的動態(tài)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電流模式控制器的應用設計示意圖。
圖3:采用峰值電流控制的NCP1216非隔離型離線式LED驅動應用。
它充分利用高壓工藝技術的優(yōu)勢,從交流主電源直接為控制器供電,進一步簡化了電路。這設計適合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設計,所以存在高壓。而且這是一項浮動設計,IC和LED并非對地參考。在對器件進行供電之前,LED必須連接至電路板。
對于這類降壓控制方式而言,當控制的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。而且開關控制器在電流被感測到之前會有200至400 ns的前沿消隱電路。在這種情況下,必須降低開關頻率來適應正常操作,并通過半波整流輸入電路將電壓保持在最低值。在這種方法中,基本架構能夠通過元件修改來輕易擴展,從而也能驅動更長的LED串。
2)采用寬輸入范圍的直流-直流(DC-DC)電源為LED供電
有一系列高亮度LED應用工作在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、太陽能電池以及低壓的12 和24 VAC交流系統(tǒng)。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,以及陳列柜照明等。
表1:寬輸入范圍的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、結溫度范圍、驅動電流和制造容限決定。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控制器,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的輸入電壓范圍為3.0至40 V,具有235 mV的低反饋電壓,工作頻率可調節(jié),最高250 kHz。其它特性包括:能進行逐周期電流限制、不需要控制環(huán)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(fā)生磁滯時內部熱關閉等。
圖4:安森美半導體NCP3065在LED恒流降壓控制應用中的示意圖。
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