应对LED通用照明挑战的AC-DC LED驱动解决方案

适合降压及降压-升压两种配置的中低功率AC-DC方案NCL30000

采用NCL30000的“平均电流稳流”拓扑结构可以选择两种配置，一种是降压配置(包含抽头电感降压配置)。其电感与LED串串联，仅在输入电压大于输出压降时有电流流动；功率因数(PF)及输入电流总谐波失真(THDi%)性能取决于输出压降与输入电压之比(VF/Vin)，比例越高，PF越低，比例越高，THDi越高。

另一种是降压-升压配置，电感没有与LED串串联，输入电流波形或失真与输出压降无关；固有的LED故障保护功能在MOSFET短路时提供保护；LED正向压降可以高于或低于输入电压；MOSFET开关电压应力为输入电压与输出压降之和(Vin+Vout)。

降压拓扑结构工作原理是，仅在输入电压超过LED正向压降(VF)时有电流流过；利用临界导电模式(CrM)及恒定导通时间工作提供高功率因数；可直接感测LED电流；低环路带宽支持高功率因数工作；MOSFET电流等于LED峰值电流；MOSFET电压应力等于峰值线路电压。

图7是NCL30000高功率因数降压方案应用电路，需要线路可调光时，可根据线路及负载功率调节最大导通时间；兼容TRIAC或尾沿(晶体管)调光器；专用于一种线路电压(120 Vac或230 Vac)时，可切相调光来优化EMI滤波器设计，降低X电容值，将峰值电流减至最小。


图7：NCL30000高功率因数降压方案应用电路。

以下介绍的是基于NCL30000的两个AC-DC隔离电源方案实例。

1)    支持热反走的AC可调光A19 LED灯：输入电压为90至135 Vac，5 W额定输出功率(10 V @ 500 mA)，可驱动3颗串联LED；隔离式热反走，温度上升时线性减小输出电流；功率因数>0.96，能效>77%；针对“能源之星”1.1版整体式LED灯要求；兼容TRIAC及晶体管调光器。


图8：热反走AC可调光A19 LED灯。

2)    AC可调光PAR30 LED灯：可用于输入电压115 V/230 V的灯，11 W额定输出功率(24.5 V @ 450 mA)，驱动串联/3串并联的8颗LED；隔离式；功率因数>0.96，能效>83%，针对“能源之星”1.1版整体式LED灯要求；兼容TRIAC及晶体管调光器。


图9：AC可调光PAR30 LED灯。

用于中大功率AC-DC LED照明应用的NCL30001方案

NCL30001功率因数校正(PFC)可调光LED驱动器适用于中大功率应用(功率可达90 W)，如建筑物装饰光。支持的调光有三种方式：1-10 V模拟电压输入(1 V = 最小值，10 V为100%导通时的值)；两级双电平模拟调光；以及PWM调光(调光频率范围350 Hz至3 kHz,调光范围> 10:1)。保护特性包括：输出开路及短路保护、过温保护、过流保护、过压保护和过温反走。


图10：NCL30001用于建筑物装饰光。

用于大功率建筑物装饰光应用的NCL30051方案

NCL30051是一款专用LED电源集成电路(IC)，能够为降压DC-DC转换器/LED驱动器(如NCL30160)提供恒定电压。这器件集成了一个临界导电模式(CrM) PFC控制器及一个半桥谐振控制器，并内置600 V驱动器，针对离线电源应用进行了优化，具备了所有实现高能效、小外形因数设计所需的特性。NCL30051能够用于功率达100 W的建筑物装饰光应用，在修改元件条件下，最大可以支持250 W功率。NCL30051支持的调光方式包括1-10 V模拟电压输入(1 V = 最小值，10 V为100%导通时的值)、两级双电平模拟调光，以及PWM调光(频率范围100至300 Hz，调光范围>10:1)。保护特性包括：输出开路及短路保护、过温保护、过流保护、过压保护。


图11：NCL30051用于大功率建筑物装饰光。

此外，安森美半导体的GreenPoint®设计仿真工具让设计人员仅用几个步骤即可完成选择产品、确定设计要求、自动产生设计(电路图)、仿真及验证、物料单(BOM)及报告、下载报告为PDF文件、保存文件及分享等一系列流程，从而实现快速、易用、高效的LED产品开发。

总结

安森美半导体利用在高能效电源及封装方面的核心专长及优势，为LED照明应用，特别是通用照明提供了符合各种规范要求控制和驱动器件。这些方案采用独特的LED驱动电源架构、模拟及调光技术、反激转换器及非隔离拓扑结构，配合广泛的应用范围，为实现各种通用照明设备提供更多的选择。