隨著LED在性能及成本幾乎各個方面的持續(xù)改進,，LED照明正在用于越來越寬的應用領域，其中LED街燈就是業(yè)界關注的一個焦點,。安森美半導體身為應用于高能效電子產(chǎn)品的首要高性能硅方案供應商,，針對各類LED照明應用提供豐富的驅(qū)動器、穩(wěn)壓器/穩(wěn)流器,，及通信,、光傳感器、MOSFET,、整流器、保護,、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街燈等應用的28 V、3.3 A的離線高功率因數(shù)LED驅(qū)動器設計,。這設計基于安森美半導體的NCL30001 LED驅(qū)動器及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),，同時符合相關諧波含量標準，并能夠配合脈寬調(diào)制(PWM)調(diào)光,。
單段拓撲結構LED驅(qū)動器+次級端CVCC控制器組合
NCL30001是一種單段拓撲結構LED驅(qū)動方案,，其靈活的特性非常適合應用于新的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用。
NCL30001采用連續(xù)導電模式(CCM)工作,，這種方案集成了PFC和隔離型DC-DC轉(zhuǎn)換電路,，并提供恒定電流來直接驅(qū)動LED。它相當于將AC-DC轉(zhuǎn)換與LED驅(qū)動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,。
NCL30001控制器的其他規(guī)格特性還包括高壓啟動電路,、電壓前饋以改善環(huán)路響應、輸入欠壓檢測,、內(nèi)部過載定時器,、閂鎖輸入，以及減少輸入線路諧波的高精度乘法器,。安森美半導體還提供這器件的隔離型單段功率因數(shù)校正LED驅(qū)動器評估板,，用于要求直接恒流輸出的40 W到100 W功率范圍的應用。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是一款次級端恒壓恒流(CVCC)控制器，適合LED街燈等區(qū)域照明應用,，配合NCL30001控制器更可以設計出高功效,、具有調(diào)光功能的LED驅(qū)動器演示板。
基于NCL30001和NCS1002的90 W演示板
為了幫助工程師盡快實施照明設計,，安森美半導體還提供90 W恒壓恒流演示板,，它可接受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,，這款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%，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1：演示板頂視圖
由于這種設計可以有標準NCL30001評估板(50V2A)相媲美的功率水平，電路原理的變化在于變壓器的設計,，以及基于NCS1002的恒定電流/恒定電壓次級側控制電路,。圖2所示為初級側電路。這個設計的反激變壓器源于原有設計的次級繞組,，可以滿足新的最高電壓和電流要求,。初級繞組所需的電感和整體結構基本上相同。277 VAC輸入可以利用適當?shù)念~定電壓來改變EMI輸入濾波器的“X”和“Y”電容器,。
圖2：NCL30001 CVCC 90 W演示板初級側原理圖
使用NCL30001連續(xù)導通模式功率因數(shù)校正單段反激式控制器,，可以實現(xiàn)高架、隧道,、停車場和道路照明等區(qū)域照明應用的恒定電流LED驅(qū)動器,。這種特殊設計是針對需要大于3A的驅(qū)動能力的LED而優(yōu)化的，如Luminus Devices公司的CSM360和SST90,。這種設計可以支持多達8個SST90串聯(lián)或2個CSM360器件。CSM360 LED在驅(qū)動電流為3.2A條件下標稱正向電壓為12.8 V,，這取決于色溫和光通量可以產(chǎn)生1600-3900流明,。
次級側控制電路如圖3所示。在本設計中,，輸出電壓是由一個電阻率確定的,，輸出電流也是基于一個電阻率設置的。因此,，只有兩個電阻需要改變：一個是輸出電壓分壓器R34,，另一個是電流設置電路的一部分的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,，同時降低了電容器的額定電壓。
圖3：次級側原理圖
利用這個電路可以實現(xiàn)具有PWM調(diào)光輸入和可選調(diào)光卡的30 Vout LED驅(qū)動器CVCC次級檢測,。
總結
高能效照明正在成為業(yè)界競逐的一個焦點,。本文重點介紹安森美半導體針對LED街燈應用的90 W LED驅(qū)動器設計，這設計提供高功率因數(shù),，符合IEC61000-3-2 C類設備諧波含量標準,，并能配合PWM調(diào)光?？蛻衾冒采腊雽w的高能效產(chǎn)品及參考設計,，能夠加快產(chǎn)品上市進程。
[參考資料]：
1,、 NCL30001, NCS1002: Up to 28 V, 3.3 A Constant Current Offline High PF LED Driver,，安森美半導體，www.onsemi.cn/pub/Collateral/DN06068.PDF