安森美LED區(qū)域照明應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　并不是所有的區(qū)域照明應(yīng)用都要求采用分布式/模塊化方案。隨著白光LED性能的快速提升，新型LED已經(jīng)可以配合新的LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)方法。領(lǐng)先的LED制造商已經(jīng)推出支持更大電流及具備更高發(fā)光性能的新型LED，如Cree的XP-G系列LED（正向壓降為3.3 V）在1 A電流時(shí)可提供330流明光輸出，Seoul Semiconductor的P7系列LED（正向壓降為3.3 V）在1.4 A時(shí)可提供400 流明光輸出。在這種條件下，可以配置新穎的LED驅(qū)動(dòng)器來直接驅(qū)動(dòng)1 A到3 A的大電流。例如，可以采用安森美半導(dǎo)體的NCL30001功率因數(shù)校正TRIAC可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器。

　　NCL30001是一種整體式/單段式的LED驅(qū)動(dòng)方案，這種方案集成了PFC和隔離型DC-DC轉(zhuǎn)換電路，并提供恒定電流來直接驅(qū)動(dòng)LED。這種方案相當(dāng)于將AC-DC轉(zhuǎn)換與LED驅(qū)動(dòng)兩部分電路整合在一起，均位于照明燈具內(nèi)，省下了LED光條中集成的線性或DC-DC轉(zhuǎn)換器。這種整體式方案的電源轉(zhuǎn)換段更少，減少元器件使用數(shù)量（如光學(xué)元件、LED、電子元件及印制電路板等）、降低系統(tǒng)成本，并支持更高的LED電源總體能效。當(dāng)然，這種方案的功率密度更高，可能并不適合所有區(qū)域照明應(yīng)用，其光學(xué)圖案可能更適合較低功率的LED，典型應(yīng)用包括LED街燈、外墻燈、洗墻燈及電冰箱箱體照明等。

圖4 基于NCL30001 LED驅(qū)動(dòng)器和NCS1002控制器的90 W LED驅(qū)動(dòng)器演示板電路

　　這90 W恒壓恒流演示板接受90至265 Vac的擴(kuò)展通用輸入電壓（更換元件條件下可支持305 Vac），提供0.7 A至1.5 A的恒定電流輸出范圍（可通過微幅調(diào)節(jié)電阻來選擇）及30 V至55 V的恒定輸出電壓范圍（可通過電阻分壓器來選擇），最大輸出功率90 W，支持50至1,000 Hz調(diào)光控制，并包含可連接至可選調(diào)光卡的6引腳接口，用于模擬電流調(diào)節(jié)/雙亮度等級數(shù)字調(diào)光等智能調(diào)光應(yīng)用。此外，這演示板還提供短路保護(hù)、開路保護(hù)、過溫保護(hù)、過流保護(hù)及過壓保護(hù)等豐富保護(hù)特性。測試顯示，這演示板在50 W輸出功率、1,000 mA輸出電壓/48 V正向壓降條件的能效高于87%（詳見表1），在50%至100%負(fù)載條件下功率因數(shù)高于0.9，同時(shí)符合IEC61000-3-2 C類設(shè)備諧波含量標(biāo)準(zhǔn)。

圖5 基于NCL30001和NCS1002的90 W LED驅(qū)動(dòng)器演示板能效測試結(jié)果

　　3）用于更大功率區(qū)域照明應(yīng)用的高能效LLC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電源

　　近年來，業(yè)界對超高能效的LED照明拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)興趣日濃，期望在更大功率的50 W至250 W LED區(qū)域照明應(yīng)用中提供高能效（如高于90%）。要提供這樣高的能效，需要采用高能效的電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如諧振半橋雙電感加單電容（LLC）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而充分發(fā)揮零電壓開關(guān)（ZVS）的優(yōu)勢。

　　在這類要求超高能效的更大功率LED區(qū)域照明應(yīng)用中，可以結(jié)合采用安森美半導(dǎo)體的NCP1607 PFC控制器和NCP1397雙電感加單電容（LLC）半橋諧振控制器，用于功率在50到300 W范圍的高能效LED街道照明應(yīng)用。NCP1397是最新高性能諧振模式LLC控制器，集成了600 V高壓浮動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，支持50到500 kHz的高頻工作，內(nèi)置高端和低端驅(qū)動(dòng)器，支持可調(diào)節(jié)及精確的最低頻率，提供極高能效，并具備多種故障保護(hù)特性。

圖6 基于NCP1607和NCP1397的街道照明高能效LED電源方案

　　三、增強(qiáng)LED串可靠性的保護(hù)方案

　　區(qū)域照明應(yīng)用中通常會(huì)采用多串LED。雖然LED本身可靠性高，但若LED串中的某個(gè)LED開路，那么整串LED就可能關(guān)閉，而街道照明等應(yīng)用中要避免這種狀況，從而降低后期維護(hù)成本。安森美半導(dǎo)體推出了NUD4700 LED電流旁路保護(hù)器。這器件是一款分流器件，萬一LED串中某個(gè)LED開路，則會(huì)提供電流旁路，確保在某個(gè)LED故障的條件下整串LED不會(huì)關(guān)閉；而且恰當(dāng)處理散熱的話，還可支持大于1 A的大電流。

　　四、 總結(jié)

　　安森美半導(dǎo)體身為應(yīng)用于綠色電子產(chǎn)品的首要高性能、高能效硅方案供應(yīng)商，為LED區(qū)域照明應(yīng)用提供各種不同的解決方案，如用于分布式/模塊化電源架構(gòu)的CAT4201降壓LED驅(qū)動(dòng)器、用于整體式電源架構(gòu)的NCL30001單段式高功率因數(shù)LED對口，以及應(yīng)用于大功率LED區(qū)域照明的NCP1607 PFC控制器及NCP1397諧振半橋LLC控制器方案，滿足客戶不同的應(yīng)用需求。安森美半導(dǎo)體還提供基于AMIS-49587電力線通信（PLC）調(diào)制解調(diào)器等產(chǎn)品的聯(lián)網(wǎng)型LED街燈控制方案，以及相關(guān)的MOSFET、整流器、濾波器和保護(hù)產(chǎn)品等，為用戶提供豐富選擇，幫助他們縮短設(shè)計(jì)周期，加快產(chǎn)品上市。