基于配合通用照明趨勢(shì)的高能效LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)方案

圖3:a) NCL3008x新穎的初級(jí)端控制技術(shù)(左);

b)基于NCL3008x的A19燈泡參考設(shè)計(jì)(右)

安森美半導(dǎo)體還開(kāi)發(fā)了基于NCL30082的緊湊型A19 LED燈泡的參考設(shè)計(jì)(見(jiàn)圖2右側(cè))。這參考設(shè)計(jì)優(yōu)化用于隔離反激或非隔離降壓-升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，優(yōu)化用于10 W LED照明應(yīng)用。它采用谷底填充PFC來(lái)滿足“能源之星”功率因數(shù)高于0.7的要求。PCB及元件的尺寸目標(biāo)是22 x 60 mm柱體。測(cè)試顯示，此參考設(shè)計(jì)提供高能效、高功率因數(shù)及高穩(wěn)流精度。

而在中等功率及大功率LED照明方面，安森美半導(dǎo)體同樣提供豐富的產(chǎn)品組合，滿足客戶不同應(yīng)用需求。其中既包含單段式及組合控制器，也包含傳統(tǒng)的兩段式(PFC段 + DC-DC段)控制器，覆蓋從15 W至400 W的寬廣功率范圍，如圖4所示。

圖4:應(yīng)用于中大功率LED通用照明的驅(qū)動(dòng)器

從圖4中可以看出，在中等功率LED通用照明應(yīng)用中，可以采用NCL30000及NCL30001這樣的單段式功率因數(shù)校正LED控制器;而在功率更大的應(yīng)用中，可以采用NCL30051和NCP1910這樣的高能效組合控制器。以NCL30051為例，這是一款功率因數(shù)校正(PFC)及諧振半橋組合控制器，優(yōu)化用于離線LED照明應(yīng)用，能夠?yàn)榻祲篋C-DC轉(zhuǎn)換器/LED驅(qū)動(dòng)器提供恒定電壓。這器件集成了一個(gè)臨界導(dǎo)電模式(CrM) PFC控制器及一個(gè)半橋諧振控制器，并內(nèi)置600 V驅(qū)動(dòng)器，針對(duì)離線電源應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，具備了所有實(shí)現(xiàn)高能效、小外形因數(shù)設(shè)計(jì)所需的特性。

除了上述單段式方案，設(shè)計(jì)人員還可以根據(jù)應(yīng)用需求選擇傳統(tǒng)的兩段式(PFC段 + DC-DC轉(zhuǎn)換段)方案。具體而言，PFC段可選用的控制器包括NCP1653、NCP1631、NCP1611/NCP1612及NCP1608等。其中，NCP1611/2是增強(qiáng)型高能效PFC控制器，基于創(chuàng)新的電流控制頻率反走(CCFF)架構(gòu)，在PFC電感電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，電路通常工作在臨界導(dǎo)電模式(CrM)，而當(dāng)電流低于預(yù)設(shè)值時(shí)，將開(kāi)關(guān)頻率線性降低至約20 kHz,此時(shí)電流為零。CCFF架構(gòu)同時(shí)將額定負(fù)載工作能效和輕載能效提升至最高，特別是將待機(jī)損耗降至最低等典型應(yīng)用包括可用于平板電視、一體式計(jì)算機(jī)和大功率電源適配器，以及LED照明電源及驅(qū)動(dòng)器、可調(diào)光熒光燈鎮(zhèn)流器等。

在DC-DC段，可以選用的器件包括NCP1398、NCP1380、NCP1288和NCL30105等。除了這些器件，安森美半導(dǎo)體還在開(kāi)發(fā)更多的新產(chǎn)器，滿足客戶的更寬應(yīng)用需求。

4 智能LED照明的優(yōu)勢(shì)及發(fā)展預(yù)測(cè)

正在興起的LED智能照明是LED通用照明市場(chǎng)的另一個(gè)重點(diǎn)，也是重要發(fā)展方向。所謂“智能照明”,往往結(jié)合了智能可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器、無(wú)線接收器、紅外接收器、環(huán)境光傳感器及無(wú)源紅外占用情況傳感器等。

圖5:智能LED照明集成了多種新功能

LED智能照明將使LED更易于控制及調(diào)光。LED智能照明電子電路中將增強(qiáng)多種新功能，如結(jié)合占用情況傳感器或環(huán)境光傳感器來(lái)配合調(diào)光控制及省電等。例如，內(nèi)置占用情況傳感器可用于檢測(cè)及確定照明區(qū)域是否有人，一般用于房間入口或出口，能夠進(jìn)行安全地照明控制及省電。這類傳感器大多數(shù)使用的是無(wú)源紅外(Ir)傳感器，其它的傳感器選擇包括超聲波及運(yùn)動(dòng)傳感器等。

此外，電子電路中采用硅光電傳感器，可用于不同應(yīng)用，如測(cè)量環(huán)境光以采集日光，以及用于感測(cè)燈具光輸出來(lái)進(jìn)行LED照明控制等。典型的環(huán)境光傳感器有如安森美半導(dǎo)體帶線性輸出的NOA1211/2及帶雙輸出的NOA1305等。環(huán)境光傳感器配合戶外(黃昏/黎明)及室內(nèi)(日光采集)調(diào)光，因而節(jié)能。透過(guò)閉環(huán)控制LED光源，可以調(diào)節(jié)不同溫度及時(shí)間條件下的特定光輸出。此外，帶LED輸出光反饋的恒定光輸出調(diào)節(jié)能節(jié)省及延長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)器使用壽命。

圖6:環(huán)境光傳感器能夠配合LED智能照明應(yīng)用

智能照明也將更靈活，可以使用低能耗的無(wú)線接口，如IrDA紅外、Zigbee及低能耗藍(lán)牙(Bluetooth LE)，無(wú)需改變開(kāi)關(guān)或線纜。但這要求無(wú)線控制標(biāo)準(zhǔn)就位，如Zigbee Light Link等。

LED驅(qū)動(dòng)器IC要配合LED“智能”照明，其設(shè)計(jì)必須能夠輕易地配合模擬及數(shù)字(即PWM)調(diào)光。例如，安森美半導(dǎo)體的NCL30082 LED控制器配合智能調(diào)光接口，能以單個(gè)控制引腳進(jìn)行模擬調(diào)光、數(shù)字調(diào)光，或是同時(shí)進(jìn)行模擬與數(shù)字調(diào)光，提供0至100%的寬調(diào)光范圍。這器件易于連接模擬傳感器或微控制器(MC