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应对LED一般照明挑战的AC焊led灯珠-DC LED驱动解决

统佳光电

LED一般照明(General Lighting)设计工程师会碰到很多挑战,如功率密度、功率因子批改(PFC)、空间受限以及靠得住性等。这些LED照明设计挑战以及电源设计挑战近似,详细讲,LED一般照明有如下几个挑战:因为总光效(effecacy)要求及散热限定的影响,纵然是低功率运用能效也很主要;在很多环境下,较低功率也要求功率因子校订调和波处置惩罚;在空间受限运用中,出格是替换灯胆运用时,对于驱动功率密度的要求很高;整体电源靠得住性对于提高整个灯的寿命很是主要;宽输入电源电压规模应该增援高达277 Vac;相容TRIAC调光等传统特定照明要求。别的,LED一般照明还要切合仍在演进的尺度及安全规范,如美国Energy Star以及欧盟的国际电子机电委员会(IEC)要求等。

安森美半导体一直致力于为LED照明提供富厚的解决方案,推出各类切合最新LED照明尺度的产物,包孕AC-DC电源IC,DC-DC驱动器,CCR稳流器,恒流恒压(CCCV)节制,高压FET, 整流器,数码接口,情况光传感器,掩护,电力线通讯(PLC)调制解调器等等。本文重要先容用于LED照明的AC-DC电源配置及相干电路,帮忙工程师应答上述挑战,设计出满意一般照明要求的产物。

安森美半导体LED照明方案
图1显示了安森美半导体所提供的运用于LED一般照明的产物类型。


图1:安森美半导体LED照明方案运用示用意

在安森美半导体用于LED照明的AC-DC电源配置中,1至10 W的照明运用中保举使用NCP1010~NCP1015,1至15 W可以使用NCP1027/8,这些方案整合了MOS管,合用于断绝以及非断绝运用,增援次级PWM调光、类比调光或者双亮度等级调光,能效高达75-80%;1至30 W的运用可使用LV502六、502七、5028,增援断绝方案,典型能效85%摆布;1至40 W保举使用NCL30000,可举行低级可控矽调光,合用于断绝以及非断绝方案,断绝方案能效80-85%。40至150 W保举使用NCL30001,它是一个持续导电模式(CCM)节制芯片,断绝方案的典型能效85-90%;更年夜功率保举使用NCL30051。图2是这些方案输出功率与能效的对于比。如下将详细先容这些方案的功效以及特色。


图2:LED照明的AC-DC电源配置输出功率与效率的对于比。

针对于1至30 W功率AC-DC运用的LV5026/27/28系列LED节制器
该系列是安森美半导体成员公司三洋半导体的LED节制器--LV5026M、LV5028TT以及LV5027T,此中LV5026M具备TRIAC调光、PWM调光、类比调光以及功率因子校订功效;LV5028TT只有TRIAC调光以及功率因子校订功效。LV5026/7/8 TRIAC调光电路如图3所示。


图3:LV5026/7/8 TRIAC调光电路。

以功效至多的LV5026M为例,它是相容差别调光的高压LED节制器,调光体式格局为TRIAC、类比输入或者PWM输入,可选择开关频率(50 kHz,开路70 kHz)。该方案是一个低噪声开瓜葛统,接纳5段跳跃模式频率,可阶跃驱动开关;其参考电压可以选择(内部0.605 V及外部输入电压),具备软启动功效以及TRIAC不变功效。

旨在降低电磁滋扰(EMI)的PWM节制架构具备优于竞争产物的特征。它接纳2阶跃驱动,可显著削减噪声;非恒定周期的5个级别频率可有用消弭EMI峰值。

低功率AC-DC LED电源转换有两种体式格局,一种长短断绝降压,要求机械式绝缘;其设计及电路配置简朴,电路板尺寸小,元件数目少,能效较高,物料单(BOM)成本也更低。另外一种是断绝返驰,接纳电气(磁)断绝,易于满意安全要求,磁学设计算繁杂,合适较高功率的设计,需要较年夜的电路板尺寸。

LV5026/7/8用于非断绝A19 LED灯,可实现如下产物特征:接纳阶跃门驱动要领,具备振荡频率反转展转功效、高门能力驱动电路、可外部调治参考电压、增援多种调光器(TRIAC调光、数码调光以及类比调光);此外还撑持软启动、过流掩护、热封闭、过压掩护等。LV5027M/LV5028M是LV5026M的简化版本,外部元件数目更少。


图4:LV5026/7/8用于非断绝A19 LED灯。

针对于要求高能效及空间受限运用的低功率降压方案NCL30100
NCL30100是一款高能效、峰值电流节制自我调解固定封闭时间降压节制器,可用于空间及高能效至关主要的低功率及空间受限的运用,如MR16 LED灯等。该方案具备振荡频率可调治特征,接纳持续导电模式(CCM),可以省去输出电容,能效更高,并提供天然的LED开路掩护。使用NCL30100可哄骗负电传播感,用小型电感降低功率损耗,实现低成本、高能效(100 Vac Vo=36 V,能效>90%)及元件数目少的运用。

 
图5:单电压输入降压方案NCL30100。

低功率离线降压方案NCP1015
NCP1015单片开关电源IC能满意交流85-265 Vac宽电压输入规模,合适输出功率在10 W之内低功率离线降压LED照明设计。此元件提供富厚特征,如软启动、频率抖动、短路掩护、跳周期、最年夜峰值电流设定及动态自供电(DSS)等,不仅晋升能效,还加强靠得住性。在C8以及IC的第1脚间加一个电阻可以提高能效,合适小电流、高电压输出。


图6:NCP1015降压方案。

合适降压及降压-升压两种配置的中低功率AC-DC方案NCL30000
接纳NCL30000的“平均电流稳流”拓扑布局可以选择两种配置,一种是降压配置(包罗抽头电感降压配置)。其电感与LED串串联,仅在输入电压年夜于输出压降时有电流流动;功率因子(PF)及输入电流总谐波掉真(THDi%)机能取决于输出压降与输入电压之比(VF/Vin),比例越高,PF越低,比例越高,THDi越高。

另外一种是降压-升压配置,电感没有与LED串串联,输入电流波形或者掉真与输出压降无关;固有的LED妨碍掩护功效在MOSFET短路时提供掩护;LED正向压降可以高于或者低于输入电压;MOSFET开关电压应力为输入电压与输出压降之以及(Vin+Vout)。

降压拓扑布局事情道理是,仅在输入电压跨越LED正向压降(VF)时有电流流过;哄骗临界导电模式(CrM)及恒定导通时间事情提供高功率因子;可直接传感LED电流;低环路频宽撑持高功率因子事情;MOSFET电流等于LED峰值电流;MOSFET电压应力等于峰值路线电压。

图7是NCL30000高功率因子降压方案运用电路,需要路线可调光时,可按照路线及负载功率调治最年夜导通时间;相容TRIAC或者尾沿(电晶体)调光器;专用于一种路线电压(120 Vac或者230 Vac)时,可切相调光来优化EMI滤波器设计,降低X电容值,将峰值电流减至最小。


图7:NCL30000高功率因子降压方案运用电路。

如下先容的是基于NCL30000的两个AC-DC断绝电源配置实例。

1)    撑持热反走的AC可调光A19 LED灯:输入电压为90至135 Vac,5 W额定输出功率(10 V @ 500 mA),可驱动3颗串联LED;断绝式热反走,温度上升时线性减小输出电流;功率因子>0.96,能效>77%;针对于“能源之星”1.1版总体式LED灯要求;相容TRIAC及电晶体调光器。


图8:热反走AC可调光A19 LED灯。

2)    AC可调光PAR30 LED灯:可用于输入电压115 V/230led灯珠仿品 V的灯,11 W额定输出功率(24.5 V @ 450 mA),驱动串联/3串并联的8颗LED;断绝式;功率因子>0.96,能效>83%,针对于“能源之星”1.1版总体式LED灯要求;相容TRIAC及电晶体调光器。


图9:AC可调光PAR30 LED灯。

用于中年夜功率AC-DC LED照明运用的NCL30001方案
NCL30001功率因子校订(PFC)可调光LED驱动器合用于中年夜功率运用(功率可达90 W),如修建物装饰光。增援的调光有三种体式格局:1-10 V类比电压输入(1 V = 最小值,10 V为100%导通时的值);两级双电平类比调光;和PWM调光(调光频率规模350 Hz至3 kHz,调光规模> 10:1)。掩护特征包孕:输出开路及短路掩护、过温掩护、过流掩护、过压掩护以及过温反走。


图10:NCL30001用于修建物装饰光。

用于年夜功率修建物装饰光运用的NCL30051方案
NCL30051是一款专用LED电源积体电路(IC),可以或许为降压DC-DC转换器/LED驱动器(如NCL30160)提供恒定电压。此元件整合了一个临界导电模式(CrM) PFC节制器及一个半桥谐振节制器,并内置600 V驱动器,针对于离线电源运用举行了优化,具有了所有实现高能效、小形状因子设计所需的特征。NCL30051可以或许用于功率达100 W的修建物装饰光运用,在修改元件前提下,最年夜可以增援250 W功率。NCL30led灯珠公司051增援的调光体式格局包孕1-10 V类比电压输入(1 V = 最小值,10 V为100%导通时的值)、两级双电平类比调光,和PWM调光(频率规模100至300 Hz,调光规模>10:1)。掩护特征包孕:输出开路及短路掩护、过温掩护、过流掩护、过压掩护。


图11:NCL30051用于年夜功率修建物装饰光。

此外,安森美半导体的GreenPoint®设计模仿东西,让设计职员仅用几个步调便可完成选择产物、确定设计要求、主动孕育发生设计(电路图)、模仿及验证、物料单(BOM)及陈诉、下载陈诉为PDF文件、生存盘及分享等一系列流程,从而实现快速、易用、高效的LED产物开发。

总结
安森美半导体哄骗在高能效电源及封装方面的焦点专长及上风,为LED照明运用,出格是一般照明提供了切合各类规范要求节制以及驱动元件。这些方案接纳怪异的LED驱动电源架构、类等到调光技能、返驰转换器及非断绝拓扑布局,共同广泛的运用规模,为实现各类一般照明装备提供更多的选择。


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