NIKO可調(diào)光PFC LED驅(qū)動器專為LED燈泡及燈管設計

在LED照明應用中采用交流-直流（AC-DC）電源供電的LED驅(qū)動電路中，常見隔離拓撲結構與非隔離拓撲結構。這兩種拓撲結構各有其特點。相比較而言，非隔離拓撲結構的優(yōu)勢包括磁性元件尺寸更小、能效更高、元件數(shù)量更少、總物料單成本更低，以及能以機械設計滿足安規(guī)等，特別適用于內(nèi)含驅(qū)動器的LED燈泡及燈管應用，已成為此類LED照明趨勢而大量被采用。而隔離拓撲結構則因安規(guī)需求較適用于驅(qū)動器與的LED燈泡及燈管分開結構之照明應用。

NIKO-SEM提供之LED驅(qū)動器非隔離LED驅(qū)動器系列，採峰值電流採樣加平均電流採樣雙回授控制，因此能改善高功因應用中單一平均電流回授控制中不可調(diào)光之缺失，同時快速回授特性可避免輸入電壓變換控制延遲造成LED過流毀損現(xiàn)象，可適用于多種非隔離LED驅(qū)動高功因與傳統(tǒng)非高功因應用方案。

在傳統(tǒng)純電阻峰值電流採樣做法時電感電流全部流經(jīng)採樣電阻，因為採樣電阻上的峰值電壓每頂?shù)絻?nèi)部參考電壓時皆會立即關閉功率電晶體，因此每個開關週期電感電流峰值都會相同，無法隨輸入電壓正弦波振幅大小變化，功因也就無法有效提昇.NIKO-SEM在非隔離高功因降壓驅(qū)動應用采用電阻并聯(lián)電容的獨特峰值電流採樣方式，使流經(jīng)電感上的電流能有效隨輸入電壓正弦波振幅大小變化，進而達成高功因的目的。

其原理為：

電容電荷公式中，Q=CV = IT ，其中并聯(lián)電容之Q（電荷）值、C（電容量）值以及V（採樣電壓）值皆為定值，電容電流I會隨導通時間T的變動而變化，由于輸入電壓正弦波振幅越大時流經(jīng)電感的電流斜率會變大，會較短導通時間頂?shù)絻?nèi)部參考電壓，所以輸入電壓正弦波振幅越大時，導通時間變越短，而電容電流I會越大，同時電感電流亦越大，因此具有良好高功因的表現(xiàn)，調(diào)整采樣電阻阻值則可隨意改變LED負載電流大小。

此外NIKO-SEM之LED驅(qū)動器提供一COMP腳專門做輸入電壓以及輸出負載變化補償用，使LED電流變化率得以控制在5%水準。以下圖1為NIKO-SEM提供之典型全電壓非隔離高功因BUCK架構LED驅(qū)動電路。在圖1中，電阻R3、電容C4為峰值電流採樣元件，串聯(lián)于飛輪二極體D1的電阻R4為平均電流採樣元件，作為當功率電晶體關閉時LED負載電流的採樣工作，電阻R4的每個工作週期電壓經(jīng)過電阻R5、電容C5積分成一平坦直流電壓值，當LED負載電流越大則電阻R5、電容C5積分的電壓值越高，同時，輸入電壓越高時電阻R5、電容C5積分的電壓值亦越高，藉此可補償輸入電壓以及輸出負載變化。此電壓值于功率電晶體再度導通時疊加峰值電流採樣電壓，產(chǎn)生峰值電流採樣加平均電流採樣雙回授控制，共同疊加的訊號VLD以及峰值電流採樣電壓VCS如圖2所示。雙回授控制應用時優(yōu)先設定平均電流採樣電阻R4阻值，公式為R4 = ILED / 0.25，然后再設定峰值電流採樣電阻R3阻值，公式為R3 = R4 / K，K=3.75。

圖1典型全電壓非隔離高功因之BUCK架構LED驅(qū)動電路

NIKO-SEM提供之LED驅(qū)動器系列恆流控制採用固定關斷時間控制模式，因此在高功因應用可工作在CCM或DCM模式。在BUCK應用中操作在CCM模式比起CRM模式有峰值電流較小以及高低輸入電壓下頻率變化較小的優(yōu)點，使得在高輸入電壓時導通損失以及交換損失較小，因此效率較高。此外操作在CCM模式需要考慮的是高輸入電壓時產(chǎn)生之二極體逆向回復電流IRR流經(jīng)功率電晶體與飛輪二極體之間的導通損失，所以在電感感量設計時要考量最高電感電流之波谷電流量要小于0.1A以下，以避免產(chǎn)生逆向回復電流IRR損失影響整體效率，同時讓功率電晶體以及飛輪二極體產(chǎn)生溫度較高現(xiàn)象。

NIKO-SEM提供之LED驅(qū)動器系列在驅(qū)動功率電晶體方面採用的是源極驅(qū)動方式，搭配專利之IC電源以交換工作模式，能有效降低IC電源供電損失以及不需要額外輔助繞組及供電元件即可供應IC電源正常工作，因此儲能電感可採用價格低的工形電感即可。在保護功能方面，NIKO-SEM提供之LED驅(qū)動器有過溫保護、燈管短路保護以及燈管開路保護。燈管開路保護利用積納二極體設定保護電壓直接偵測LED輸出端電壓，開路動作電壓可設計接近于正常點亮之LED端電壓，因此LED輸出端之并聯(lián)濾波電容不用採用較高額定電壓，可降低電容成本與體積。

NIKO-SEM提供之LED驅(qū)動器系列在調(diào)光方面，包含有線性調(diào)光、脈波調(diào)光以及叁端雙向可控硅開關元件（TRIAC）調(diào)光，以下圖3所示，為NIKO-SEM提供之全電壓TRAIC調(diào)光非隔離高功因BUCK架構LED驅(qū)動電路方案。

圖3全電壓TRAIC調(diào)光非隔離高功因之BUCK架構LED驅(qū)動電路

NIKO-SEM提供之LED驅(qū)動器系列可支援多種應用方案提供非常高的能效，而且電路簡捷，適合不同的中低功率LED一般照明應用。NIKO-SEM LED驅(qū)動器產(chǎn)品系列有N3201M採SOT26封裝，N3201V採SOP8封裝。內(nèi)含高壓MOSFET則有N3101V、N3102V分別內(nèi)置1A及2A高壓MOSFET，採SOP8封裝適用于8W以下LED燈泡應用。此外NIKO-SEM提供之LED驅(qū)動器系列除BUCK應用外尚可應用在其它非隔離之BOOST以及BUCK-BOOST拓樸，在隔離型拓撲則可應用在次級回授穩(wěn)流（SSR）應用。
圖2高功因之BUCK架構LED驅(qū)動電路電壓電流波形