LED設計入門：使用非隔離式設計降低LED燈具成本

在隔離式設計中，LED照明設計師通常會選用反激式轉換器，原因是它們能提供一個簡單而有效的解決方案。為滿足隔離要求，設計師卻不得不付出一些代價。典型8 W轉換器的電路板空間可增大15%，變壓器的開關損耗可將電源效率最高降低10%。高壓電氣隔離要求還會提高功率變壓器的成本。

在許多情況下，設計師可通過采用非隔離式設計來大幅降低這些成本。制造商已開始在封閉式照明系統(tǒng)（如出口標志）中采用非隔離式設計方法，在此類應用中，整個電源都置于密閉的接地殼體中，最終用戶接觸不到任何接線。在消費類應用（如替換燈泡）中，設計師面臨的最具挑戰(zhàn)性的問題是確保驅(qū)動器與散熱片相隔離，同時確保能提供有效的冷卻。最近，一些元件制造商推出了橡膠隔離墊，可將LED和驅(qū)動器與散熱片隔離開，同時滿足UL的間隙規(guī)范。這種材料還具有非常高的導熱性。借助這些產(chǎn)品，設計師可以更容易地對傳統(tǒng)的燈泡替換應用實施非隔離式解決方案。具有較好導熱性但電阻較高的高密度塑料也正用作散熱片材質(zhì)，這樣可完全省去單獨的隔離層。

多重效益
非隔離式設計中的大量成本節(jié)省是通過轉而采用降壓或降壓-升壓式拓撲結構實現(xiàn)的。這些轉換器采用更少的元件、更低成本的磁芯，所需的電路板空間大為減少。不僅如此，這種設計策略還會在電源效率方面帶來明顯改進。雖然由于變壓器及其周圍元件會產(chǎn)生損耗，典型隔離反激式轉換器的效率被限制在80%左右，但非隔離降壓式轉換器的效率可達到90%以上。這樣一來，驅(qū)動器的熱耗散會降低，從而減少散熱的需要。舉例來說，可以將像Power Integrations的LinkSwitch?-PH和LinkSwitch-PL單級LED轉換器IC這樣的器件配置為降壓或降壓-升壓式拓撲結構，這樣不僅能實現(xiàn)高效率、高功率因數(shù)和低THD，還能大幅降低BOM成本。

下面列出了其中的一些優(yōu)勢。圖1所示為一款使用Power Integrations的LNK460VG設計的18 W降壓式LED驅(qū)動器的電路圖。此電路設計用于裝入A19燈泡內(nèi)，能夠為78 V LED燈串提供驅(qū)動。它可以提供93%的效率、>0.95的功率因數(shù)和<25%的THD，并且僅使用28個元件。

圖所示為使用這種非隔離式設計方法可能實現(xiàn)的大量占板空間節(jié)省。電路板的尺寸為