解析LED區(qū)域照明的驅動架構以及典型設計方案

圖2 CAT4201高壓LED驅動器配置

圖3 基于NCL30001 LED驅動器和NCS1002控制器的90 W LED驅動器演示板電路

2)適合洗墻燈、外墻燈等應用的整體式/單段式方案

并不是所有的區(qū)域照明應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驅動器設計方法。領先的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時可提供400 流明光輸出。在這種條件下，可以配置新穎的LED驅動器來直接驅動1 A到3 A的大電流。例如，可以采用安森美半導體的NCL30001功率因數(shù)校正TRIAC可調(diào)光LED驅動器。

NCL30001是一種整體式 /單段式的LED驅動方案，這種方案集成了PFC和隔離型DC-DC轉換電路，并提供恒定電流來直接驅動LED。這種方案相當于將AC-DC轉換與LED驅動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轉換器。這種整體式方案的電源轉換段更少，減少元器件使用數(shù)量 (如光學元件、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)域照明應用，其光學圖案可能更適合較低功率的LED，典型應用包括LED街燈、外墻燈、洗墻燈及電冰箱箱體照明等。

這90 W恒壓恒流演示板接受90至265 Vac的擴展通用輸入電壓(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)光應用。此外，這演示板還提供短路保護、開路保護、過溫保護、過流保護及過壓保護等豐富保護特性。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%負載條件下功率因數(shù)高于0.9，同時符合IEC61000-3-2 C類設備諧波含量標準。

圖4 基于NCL30001和NCS1002的90 W LED驅動器演示板能效測試結果3)用于更大功率區(qū)域照明應用的高能效LLC拓撲結構驅動電源

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

在這類要求超高能效的更大功率