隨著LED在性能及成本幾乎各個(gè)方面的持續(xù)改進(jìn)，LED照明正在用于越來(lái)越寬的應(yīng)用領(lǐng)域,，其中LED街燈就是業(yè)界關(guān)注的一個(gè)焦點(diǎn),。安森美半導(dǎo)體身為應(yīng)用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應(yīng)商,，針對(duì)各類LED照明應(yīng)用提供豐富的驅(qū)動(dòng)器,、穩(wěn)壓器/穩(wěn)流器，及通信,、光傳感器,、MOSFET、整流器,、保護(hù),、濾波器及熱管理產(chǎn)品等完整方案。本文將介紹一款用于LED街燈等應(yīng)用的28 V,、3.3 A的離線高功率因數(shù)LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì),。這設(shè)計(jì)基于安森美半導(dǎo)體的NCL30001 LED驅(qū)動(dòng)器及NCS1002恒壓恒流控制器，采用90至265 V交流電壓供電,，提供最大90 W的輸出功率,，具有高功率因數(shù)，同時(shí)符合相關(guān)諧波含量標(biāo)準(zhǔn),，并能夠配合脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)光,。
單段拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)LED驅(qū)動(dòng)器+次級(jí)端CVCC控制器組合
NCL30001是一種單段拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)LED驅(qū)動(dòng)方案，其靈活的特性非常適合應(yīng)用于新的LED照明產(chǎn)品,。這款采用單段集成功率因數(shù)校正(PFC)和隔離型降壓交流-直流(AC-DC)電源轉(zhuǎn)換的離線式LED驅(qū)動(dòng)器省去了專用PFC升壓段,，可以減少元件數(shù)量，降低方案成本,，配合提高LED電源系統(tǒng)總能效,，用于LED街燈、低頂燈,、外墻燈和建筑物照明等應(yīng)用。
NCL30001采用連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)工作,，這種方案集成了PFC和隔離型DC-DC轉(zhuǎn)換電路,，并提供恒定電流來(lái)直接驅(qū)動(dòng)LED。它相當(dāng)于將AC-DC轉(zhuǎn)換與LED驅(qū)動(dòng)兩部分電路整合在一起,，均位于照明燈具內(nèi),，省去了LED光條中集成的線性或DC-DC轉(zhuǎn)換器。這種整體式方案的電源轉(zhuǎn)換段更少,，減少元器件使用數(shù)量(如光學(xué)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(dāng)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(yīng)用,，其光學(xué)圖案可能更適合較低功率的LED，典型應(yīng)用包括LED街燈,、外墻燈,、洗墻燈及電冰箱箱體照明等。
NCL30001控制器的其他規(guī)格特性還包括高壓?jiǎn)?dòng)電路,、電壓前饋以改善環(huán)路響應(yīng),、輸入欠壓檢測(cè)、內(nèi)部過(guò)載定時(shí)器,、閂鎖輸入,，以及減少輸入線路諧波的高精度乘法器。安森美半導(dǎo)體還提供這器件的隔離型單段功率因數(shù)校正LED驅(qū)動(dòng)器評(píng)估板,，用于要求直接恒流輸出的40 W到100 W功率范圍的應(yīng)用,。電流可在0.7 A至1.5 A之間調(diào)節(jié)，配合更寬范圍的大功率高亮度LED,。
NCS1002是一款次級(jí)端恒壓恒流(CVCC)控制器,，適合LED街燈等區(qū)域照明應(yīng)用，配合NCL30001控制器更可以設(shè)計(jì)出高功效,、具有調(diào)光功能的LED驅(qū)動(dòng)器演示板,。
基于NCL30001和NCS1002的90 W演示板
為了幫助工程師盡快實(shí)施照明設(shè)計(jì)，安森美半導(dǎo)體還提供90 W恒壓恒流演示板,，它可接受90至265 Vac的擴(kuò)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及30 V至55 V的恒定輸出電壓范圍(可通過(guò)電阻分壓器來(lái)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(jí)數(shù)字調(diào)光等智能調(diào)光應(yīng)用,。此外,，這款演示板還提供短路保護(hù)、開(kāi)路保護(hù),、過(guò)溫保護(hù),、過(guò)流保護(hù)及過(guò)壓保護(hù)等豐富保護(hù)特性。測(cè)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%，在50%至100%負(fù)載條件下功率因數(shù)高于0.9，同時(shí)符合IEC61000-3-2 C類設(shè)備諧波含量標(biāo)準(zhǔn),。
圖1：演示板頂視圖
由于這種設(shè)計(jì)可以有標(biāo)準(zhǔn)NCL30001評(píng)估板(50V2A)相媲美的功率水平,，電路原理的變化在于變壓器的設(shè)計(jì)，以及基于NCS1002的恒定電流/恒定電壓次級(jí)側(cè)控制電路,。圖2所示為初級(jí)側(cè)電路,。這個(gè)設(shè)計(jì)的反激變壓器源于原有設(shè)計(jì)的次級(jí)繞組，可以滿足新的最高電壓和電流要求,。初級(jí)繞組所需的電感和整體結(jié)構(gòu)基本上相同,。277 VAC輸入可以利用適當(dāng)?shù)念~定電壓來(lái)改變EMI輸入濾波器的“X”和“Y”電容器。
圖2：NCL30001 CVCC 90 W演示板初級(jí)側(cè)原理圖
使用NCL30001連續(xù)導(dǎo)通模式功率因數(shù)校正單段反激式控制器,，可以實(shí)現(xiàn)高架,、隧道、停車(chē)場(chǎng)和道路照明等區(qū)域照明應(yīng)用的恒定電流LED驅(qū)動(dòng)器,。這種特殊設(shè)計(jì)是針對(duì)需要大于3A的驅(qū)動(dòng)能力的LED而優(yōu)化的,，如Luminus Devices公司的CSM360和SST90。這種設(shè)計(jì)可以支持多達(dá)8個(gè)SST90串聯(lián)或2個(gè)CSM360器件,。CSM360 LED在驅(qū)動(dòng)電流為3.2A條件下標(biāo)稱正向電壓為12.8 V,，這取決于色溫和光通量可以產(chǎn)生1600-3900流明。
次級(jí)側(cè)控制電路如圖3所示,。在本設(shè)計(jì)中,，輸出電壓是由一個(gè)電阻率確定的，輸出電流也是基于一個(gè)電阻率設(shè)置的,。因此,，只有兩個(gè)電阻需要改變：一個(gè)是輸出電壓分壓器R34，另一個(gè)是電流設(shè)置電路的一部分的R32,。此外,，由于輸出電壓較低而輸出電流較高，增加了輸出電容,，同時(shí)降低了電容器的額定電壓,。
圖3：次級(jí)側(cè)原理圖
利用這個(gè)電路可以實(shí)現(xiàn)具有PWM調(diào)光輸入和可選調(diào)光卡的30 Vout LED驅(qū)動(dòng)器CVCC次級(jí)檢測(cè)。
總結(jié)
高能效照明正在成為業(yè)界競(jìng)逐的一個(gè)焦點(diǎn),。本文重點(diǎn)介紹安森美半導(dǎo)體針對(duì)LED街燈應(yīng)用的90 W LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì),，這設(shè)計(jì)提供高功率因數(shù)，符合IEC61000-3-2 C類設(shè)備諧波含量標(biāo)準(zhǔn),，并能配合PWM調(diào)光,?？蛻衾冒采腊雽?dǎo)體的高能效產(chǎn)品及參考設(shè)計(jì),，能夠加快產(chǎn)品上市進(jìn)程。
[參考資料]：
1、 NCL30001, NCS1002: Up to 28 V, 3.3 A Constant Current Offline High PF LED Driver,，安森美半導(dǎo)體,，www.onsemi.cn/pub/Collateral/DN06068.PDF