高能效驱动器是LED通用照明的重点

要将LED照明的节能功能发挥至最高，就需要高能效的LED驱动器。我们以LED灯泡为例，典型的LED灯泡包含LED阵列、驱动电路、散光罩、散热片和螺旋灯头等主要组件，见图2的左半部分。就驱动电路而言，高能效LED驱动器IC无疑是其中的重点。图2的右半部分显示了典型的LED灯泡驱动电路，其中使用的是典型的独立式LED驱动器。

图2:(a)典型LED灯泡剖视图(左图);(b)典型LED灯泡驱动电路(右图)

要发挥LED通用照明的高能效优势，LED驱动器存在多重挑战。首先就是能效至关重要。以LED灯泡为例，其形状固定，散热受限，采用高能效LED驱动器则可帮助将更多电能转化为光能，帮助散热。其次，LED灯泡空间有限，需要更大的散热片面积，较大功率的灯泡尤为如此。此外，LED正在迅速变化，提供多种选择，这对LED驱动器的选择也构成了挑战。由于LED灯泡空间有限，故须减小驱动电子电路的尺寸以使剩余空间增多，配合散热。LED通用照明涵盖不同功率等级，故须优化LED驱动器选择，以配合不同照明及功率要求。出于安规、LED选择等因素，设计人员还须考虑是采用隔离还是非隔离拓扑结构，由此也影响到LED驱动器的选择。

安森美半导体配合LED通用照明的驱动器方案

安森美半导体积极推动高能效创新，包括LED照明在内的高能效电子创新，涉及LED照明的众多细分市场，如前文提到的移动设备、LCD背光、LED标牌、汽车及通用照明等。其中，LED通用照明如今是安森美半导体在照明市场的重点。在LED通用照明市场，安森美半导体的策略是充分利用公司宽广阵容的模拟电源IC、分立器件及先进微封装，提供与众不同的高能效LED驱动器方案。

安森美半导体提供覆盖涵盖宽广功率范围及不同拓扑结构的LED驱动器方案。安森美半导体能用于低功率LED通用照明应用的驱动器包括NCL30000、NCL30002及NCL3008x系列等。其中，NCL30000是单段式功率因数校正(PFC)、支持TRIAC调光的LED驱动器，采用次级端控制器，支持反激/降压/降压-升压等拓扑结构。NCL30002也是单段式功率因数校正LED驱动器，支持降压拓扑结构，提供±3%的电流容限。NCL3008x系列目前包括NCL30080、NCL30081、NCL30082和NCL30083等器件，是新推出的高能效准谐振控制器，用于低功率LED照明应用。

值得一提的是，NCL3008x系列采用初级端稳流(Primary Side Regulation)技术(也称初级端控制或原边控制)这种新颖的控制方法，省去次级端控制电路及光耦，能够精确地从初级端对LED电流进行恒流稳流，帮助简化PCB布线、节省电路板空间、提升能效，并简化安全分析(见图3左)。此外，它还具有高稳流精度、支持宽正向压降(Vf)范围、低电磁干扰(EMI)及集成强固保护特性等众多优势。这系列器件提供0.8至0.9的功率因数，符合美国“能源之星”对功率大于5W的LED灯泡在功率因数方面的要求(PF>0.7)。

图3:(a) NCL3008x新颖的初级端控制技术(左);(b) 基于NCL3008x的A19灯泡参考设计(右)

安森美半导体还开发了基于NCL30082的紧凑型A19 LED灯泡的参考设计(见图2右侧)。这参考设计优化用于隔离反激或非隔离降压-升压拓扑结构，优化用于10W LED照明应用。它采用谷底填充PFC来满足“能源之星”功率因数高于0.7的要求。PCB及元件的尺寸目标是22x60mm柱体。测试显示，此参考设计提供高能效、高功率因数及高稳流精度。

而在中等功率及大功率LED照明方面，安森美半导体同样提供丰富的产品组合，满足客户不同应用需求。其中既包含单段式及组合控制器，也包含传统的两段式(PFC段+DC-DC段)控制器，覆盖从15W至400W的宽广功率范围，如图4所示。

图4:安森美半导体应用于中大功率LED通用照明的驱动器

从图4中可以看出，在中等功率LED通用照明应用中，可以采用NCL30000及NCL30001这样的单段式功率因数校正LED控制器;而在功率更大的应用中，可以采用NCL30051和NCP1910这样的高能效组合控制器。以NCL30051为例，这是一款功率因数校正(PFC)及谐振半桥组合控制器，优化用于离线LED照明应用，能够为降压DC-DC转换器/LED驱动器提供恒定电压。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600V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。