基于LED通用照明的AC-DC电源设计方案

过0.95,且在宽LED正向电压条件下维持极佳稳流效果和高能效。

图4 演示板测量能效结果

应用示例

对于LED照明应用而言，灯泡替代是重要的应用领域，如抛物形渗铝反射器(PAR)替代(PAR20/30/38)、A型灯替代(如A19)等。但灯泡替代应用存在独特挑战，如散热限制、尺寸受限及兼容的调光技术等。

图5 NCL30000的11 W LED PAR30灯泡改造示例

以 PAR30灯泡替代应用为例，AND8463/D 介绍了如何使用NCL30000单段式功率因数校正隔离型反激控制器来设计LED PAR30灯的完整电源转换方案，用于驱动串联-并联配置的3串共24颗LED(每串8颗LED,每串电流150 mA,3串共450 mA)。这参考设计使用市场上购得的LED散热片和E27 Edison底座，有效处理散热及尺寸受限问题。此设计的目标输出功率为11 W,包含115 Vac版本(功率因数高于0.9,输入电流THD《20%)和230 Vac(遵从IEC61000-3-2规范)两种版本，LED电流稳流精度达±5%,LED电压范围21至27 Vdc,能效高于82%,兼容TRIAC及电子低压调光器调光，且遵从FCC B类导电型EMI标准。

PAR30灯泡是特定指向照明的一个示例。现实中也存在许多全向照明应用，如A型灯。LED A型灯以标准A型灯尺寸来替代传统A型白炽灯，是商业及住宅照明应用的极佳节能替代解决方案，不仅更环保，而且更易于维护和替代。传统白炽灯存在不同功率等级，如40 W(光输出约450 lm)或60 W(光输出约600至800 lm)。如今一流的暖白光LED的光效处在100 lm/W范围内。考虑到热效应及光电转换效率，要提供450 lm光输出，大约需要5至7颗LED.安森美半导体目前正在开发应用于LED A型灯的NCL30000 TRIAC可调光方案。

图6 NCP1607的高功率因数A19灯泡E26/E27驱动器

有利的是，此方案是基于临界导电模式功率因数校正控制器NCP1607开发出了A19灯泡LED驱动器设计(见图6)。这设计的输入电压范围为90至265 Vac,额定输出功率约为6.4 W(16.5 @ 400 mA)，采用隔离型单段式设计，在输入电压范围内功率因数高于0.9,能效高于80%,符合IEC61000-3-2 C类谐波含量标准(输入THD《15%)，遵从FCC B类导电型辐射标准，设计时就顾及到了符合UL8750安规，并符合“能源之星”针对整体式LED灯泡的1.1版规范要求。

设计方案

对用于LED照明的AC-DC电源设计方案，1至10 W的照明应用中推荐使用NCP1010~5,1至15 W可使用NCP1027/8,这些方案集成了MOS管，适用于隔离和非隔离应用，支持次级PWM调光、模拟调光或双亮度等级调光，能效高达75-80%;1至30 W的应用可以使用LV5026、5027、5028,支持隔离方案，典型能效85%左右;1至40 W推荐使用NCL30000,可进行初级可控硅调光，适用于隔离和非隔离方案，隔离方案能效80-85%.40至150 W推荐使用NCL30001,它是一个连续导电模式(CCM)控制芯片，隔离方案的典型能效85-90%;更大功率推荐使用NCL30051.下图7是这些方案输出功率与能效的对比。以下将具体介绍这些方案的功能和特点。

图7:LED照明的AC-DC电源方案输出功率与效率的对比

总结

本文围绕低功率AC-DC LED通用照明应用，着重分析了隔离型LED驱动器的应用设计方案，相应的介绍了单段式隔离型高功率因数LED驱动器方案NCL30000, 并分析了NCL30000如何配合相关要求，如支持TRIAC调光、提供高能效、恰当散热及符合相关能效规范标准，并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。