十種AC-DC LED通用照明設(shè)計(jì)方案“對對碰”
發(fā)布時(shí)間:2014-04-13 來源:安森美 責(zé)任編輯:sherryyu
【導(dǎo)讀】本文為大家?guī)淼挠嘘P(guān)LED通用照明設(shè)計(jì)的不同方案。這些方案采用獨(dú)特的LED驅(qū)動(dòng)電源架構(gòu)、模擬及調(diào)光技術(shù)、反激轉(zhuǎn)換器及非隔離拓?fù)洌m用于各種通用照明應(yīng)用。為大家?guī)淼挠惺N不同的AC-DC LED通用照明設(shè)計(jì),工程師們可以自己選擇,“選你所需,亟你所求”。
根據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)的預(yù)估,到2015年中國LED通用照明需求將達(dá)100億美元,2020年將達(dá)220億美元。LED照明逐步取代傳統(tǒng)照明是大勢所趨。不過,LED通用照明有許多挑戰(zhàn),如功率密度、功率因數(shù)校正(PFC)、空間受限和可靠性等。安森美半導(dǎo)體致力于為LED照明提供寬廣陣容解決方案,推出各種符合最新LED照明標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,包括用于通用照明的AC-DC LED驅(qū)動(dòng)電源方案。
通用照明挑戰(zhàn)及交流主電源供電LED驅(qū)動(dòng)器拓?fù)?/strong>
由于LED總光效要求及散熱限制,能效對低功率應(yīng)用尤其重要;許多情況下,即使是較低功率應(yīng)用也要求功率因數(shù)校正和諧波處理;在空間受限應(yīng)用中,特別是替代燈泡應(yīng)用,要求有很高的驅(qū)動(dòng)功率密度;總體電源可靠性對整個(gè)燈的壽命非常重要;寬輸入電源電壓范圍應(yīng)支持高達(dá)277 Vac;兼容TRIAC調(diào)光等要求。此外,LED通用照明還要符合演進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)及安全規(guī)范,如“能源之星”和IEC要求。
根據(jù)應(yīng)用要求(尺寸、能效、功率因數(shù)、功率、驅(qū)動(dòng)電流)不同,以交流主電源驅(qū)動(dòng)LED有多種拓?fù)洹0采腊雽?dǎo)體提供各種電源方案,可用于各種照明應(yīng)用。
圖1:不同交流主電源供電LED驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
十種不同的LED通用照明AC-DC解決方案例舉
1) 功率因數(shù)校正方案
采用安森美半導(dǎo)體的NCP1611或NCP1612的160 W功率因數(shù)校正(PFC)升壓方案采用非隔離升壓拓?fù)?,輕載能效高于傳統(tǒng)CrM PFC;無須額外元件,可靠性及安全性高。該方案采用電流控制頻率反走(CCFF)CrM,有升壓或旁路二極管短路保護(hù)、引腳開路/短路保護(hù)、優(yōu)化的瞬態(tài)響應(yīng)、軟過壓保護(hù)、輸入欠壓檢測、低總諧波失真配置、過熱關(guān)閉等特性。
這類PFC方案還包括NCP1607、NCP1608、NCP1615和NCP1654(非隔離升壓);NCL30000(隔離單級反激、非隔離降壓);NCL30001(隔離單級反激);NCL30002(非隔離降壓);NCL30060(單級反激或降壓)。
以NCL30000為例,“平均電流穩(wěn)流”拓?fù)淇梢赃x擇兩種配置,一種是降壓配置(包含抽頭電感降壓配置);另一種是降壓-升壓配置,電感沒有與LED串串聯(lián),輸入電流波形或失真與輸出壓降無關(guān)。它可進(jìn)行初級可控硅調(diào)光,適用于隔離和非隔離方案,隔離方案能效80~85%。
[page]
2) 初級端控制離線方案
初級端穩(wěn)流(PSR)也稱初級端控制。初級端控制離線LED驅(qū)動(dòng)器不使用光耦,具有±1%(典型值)的精密LED穩(wěn)流精度、寬VCC范圍、高能效準(zhǔn)諧振控制、強(qiáng)固的保護(hù)特性組合,以及寬工作溫度范圍(-40至+125℃);支持反激及降壓-升壓拓?fù)?,帶無源PFC輸入的功率因數(shù)約0.9;該系列可應(yīng)用于LED燈泡替代、離線LED驅(qū)動(dòng)器、嵌燈、室內(nèi)/室外重點(diǎn)照明及任務(wù)燈及LED電子控制裝置。
圖2:初級端控制離線方案
可供選擇的器件有NCL30080A/B、NCL30081A/B、NCL30082A/B和NCL30083A/B(無源PFC控制);NCL30085A/B、NCL30086A/B、NCL30087A/B和NCL30088A/B(有源PFC控制)。其調(diào)光控制包括非調(diào)光、3步/5步調(diào)光、模擬/數(shù)字、雙向可控硅/后緣觸發(fā)調(diào)光等。
3) AC-DC開關(guān)穩(wěn)壓器
安森美半導(dǎo)體針對隔離反激式和非隔離式轉(zhuǎn)換器的開關(guān)穩(wěn)壓器包括NCP1010、NCP1011、NCP1012、NCP1014/15、NCP1027/28、NCP1072/5、NCP1076等。這些器件均為電流模式,峰值電流限制從100 mA至800 mA。這些方案集成了MOS管,適用于隔離和非隔離應(yīng)用,支持次級PWM調(diào)光、模擬調(diào)光或雙亮度等級調(diào)光,能效高達(dá)75~80%。
4) 用于高壓LED串的高功率因數(shù)升壓方案
高壓多結(jié)點(diǎn)LED正變得更加常見,因?yàn)楣?yīng)商趨向更好地優(yōu)化LED以提升系統(tǒng)總光效,并引入更加專用化的LED。這些LED每封裝的正向電壓可達(dá)24至200 V,可以優(yōu)化用于定點(diǎn)照明、全向照明或線性照明。為了以低元件數(shù)量及標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)成電感實(shí)現(xiàn)此目標(biāo),電路中使用了NCP1075單片高壓開關(guān)穩(wěn)壓器及高精度的NCP4328A恒流/恒壓控制器。
該方案能效高于90%,具有20 ms的快速啟動(dòng)時(shí)間、LED開路保護(hù)、可使用現(xiàn)有電感、功率因數(shù)高于0.95,以及采用NCP1075時(shí)功率能力大于10 W的特性,應(yīng)用主要是LED燈泡及燈管、低功率光源及燈具、電子控制裝置和LED驅(qū)動(dòng)器。
圖3:高壓LED串高功率因數(shù)升壓方案
[page]
5) AC-DC開關(guān)控制器
針對隔離和非隔離降壓、降壓/升壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)控制器有固定頻率的NCP1200、NCP1203、NCP1218、NCP1219、NCP1230、NCP1234/6、NCP1237/8、NCP1250/1/3;還有準(zhǔn)諧振的NCP1207A、NCP1308、NCP1337/38、NCP1377、NCP1379/80和NCP1336。針對非隔離降壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)控制器則有LV5011MD、LV5012MD、LV5026MC、LV5029MD、NCL30002和NCL30105。此外還有諧振半橋變換器的開關(guān)控制器NCP1392/3、NCP1398及開關(guān)組合控制器NCL30051和NCL30030。
圖4:采用NCL30030的AC-DC開關(guān)控制器LED驅(qū)動(dòng)方案
6) 離線降壓LED驅(qū)動(dòng)器
NCL30002是支持高功率因數(shù)或低紋波降壓拓?fù)涞母吣苄rM控制方法,具有485 mV峰值電流感測精度±2%(典型值)、低至24 μA(典型值)的啟動(dòng)電流;最大Vcc達(dá)20 Vdc;帶有500 mA源/800 mA汲MOSFET門極驅(qū)動(dòng)器;寬工作溫度范圍-40至+125℃。其應(yīng)用有LED燈泡(包括小型蠟燭燈)替代、嵌燈、室內(nèi)/定外重點(diǎn)照明及任務(wù)燈。
圖5:采用NCL30002的小型設(shè)計(jì)
[page]
7) 非隔離離線降壓控制器
LV5026MC是一款非隔離離線降壓控制器,支持不同調(diào)光控制(TRIAC、模擬及PWM)、可選擇開關(guān)頻率(50 kHz或70 kHz)、低噪聲開關(guān)系統(tǒng);具有短路保護(hù)、軟啟動(dòng)和內(nèi)置TRIAC穩(wěn)定功能。應(yīng)用包括壁燈、任務(wù)燈、臺階燈和LED燈泡替代。
圖6:非隔離離線降壓控制器
8) 可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器
LV50xx中的LV5026MC、LV5029MD、LV5011MD和LV5012MD都是可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器。以LV5011MD和LV5012MD為例,兩者開關(guān)頻率均為70 kHz,可提升功率因數(shù),具有、外部調(diào)節(jié)參考電壓、過壓保護(hù)、過熱關(guān)閉功能。兩者的不同之處在于調(diào)光模式,均可用于小型可調(diào)光LED燈泡、離線LED驅(qū)動(dòng)器和嵌燈。
圖7:可調(diào)光LED驅(qū)動(dòng)器
[page]
9) 非隔離線性LED驅(qū)動(dòng)器拓?fù)涞暮懔鞣€(wěn)流器(CCR)
一種是低電流LED串驅(qū)動(dòng)器CCR NSIC2020 (120 V, 20 mA),其交流電壓上升時(shí)電流仍保持恒定,達(dá)到LED閾值電壓后導(dǎo)通無延遲,低電壓時(shí)LED亮度高,可防止LED受電壓浪涌影響。另一種用于低成本T5 LED燈管,采用CCR NSIC2050 (120 V, 50 mA)LED驅(qū)動(dòng)器,可直接交流驅(qū)動(dòng)LED,無漏電流,穩(wěn)流可保護(hù)LED。
圖8:低成本T5 LED燈管電路
10) 用于街道及區(qū)域照明的LED電源
替代高強(qiáng)度氣體放電燈(HID)或高壓鈉燈(HPS),要使用大LED陣列。根據(jù)終端產(chǎn)品不同,LED可配置為不同結(jié)構(gòu)。一種方法是將交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為直流穩(wěn)壓輸出,并為多個(gè)并聯(lián)LED燈條供電。另一種方法是提供穩(wěn)流恒流來直接驅(qū)動(dòng)LED,省去燈條中內(nèi)置的線性或DC-DC轉(zhuǎn)換段。
圖9a:方法1——將交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為直流穩(wěn)壓輸出
[page]
第二種方法旨在配合“能源之星”1.1版光源規(guī)范,其特點(diǎn)包括:通用輸入范圍90 - 265 Vac(更改元件可支持305 Vac);最大輸出功率60 W(更改元件NCL30051最高支持250 W功率);功率因數(shù)PF大于0.9(50-100%負(fù)載,帶調(diào)光);諧波含量遵從IEC61000-3-2 class C標(biāo)準(zhǔn);Iout = 1000 mA/Vf = 35至45 V條件下,能效大于90%;恒流輸出電流范圍0.7~1.5 A;輸出電壓范圍35 - 50 V;輸出開路及短路保護(hù)、過溫保護(hù)、過流保護(hù)-自動(dòng)恢復(fù)、過壓保護(hù)-輸入(OVP大電壓)等保護(hù)特性。
圖9b:方法2——提供穩(wěn)流恒流來直接驅(qū)動(dòng)LED
總結(jié)
安森美半導(dǎo)體利用在電源管理、高能效電源及封裝方面的核心專長及優(yōu)勢,為LED照明應(yīng)用,特別是通用照明提供了符合各種規(guī)范要求控制和驅(qū)動(dòng)器件。這些方案采用獨(dú)特的LED驅(qū)動(dòng)電源架構(gòu)、模擬及調(diào)光技術(shù)、反激轉(zhuǎn)換器及非隔離拓?fù)?,適用于各種通用照明應(yīng)用,為這些設(shè)備的實(shí)現(xiàn)提供了豐富的選擇。
相關(guān)閱讀:
特別推薦
- 兆易創(chuàng)新GD32F30x STL軟件測試庫獲得德國萊茵TüV IEC 61508功能安全認(rèn)證
- 芯科科技第三代無線開發(fā)平臺引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
- MSO 4B 示波器為工程師帶來更多臺式功率分析工具
- 艾為電子推出新一代高線性度GNSS低噪聲放大器——AW15745DNR
- 瑞薩發(fā)布四通道主站IC和傳感器信號調(diào)節(jié)器, 以推動(dòng)不斷增長的IO-Link市場
- e絡(luò)盟現(xiàn)貨供應(yīng) Abracon 新推出的 AOTA 系列微型鑄型電感器
- 加賀富儀艾電子推出支持Wi-Fi 6和藍(lán)牙的無線局域網(wǎng)/藍(lán)牙組合模塊
技術(shù)文章更多>>
- 數(shù)字驅(qū)動(dòng)工業(yè),智能賦能制造 AMTS & AHTE SOUTH CHINA 2024同期會(huì)議全公開!
- 團(tuán)體觀展招募!104CEF開啟組團(tuán)觀眾通道,解鎖更多禮遇
- 觸摸式OLED顯示屏有望重新定義汽車用戶界面
- 用Python自動(dòng)化雙脈沖測試
- 揭秘電動(dòng)汽車中直流鏈路電容器的奧秘(上)
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
電阻觸控屏
電阻器
電阻作用
調(diào)速開關(guān)
調(diào)諧器
鼎智
動(dòng)力電池
動(dòng)力控制
獨(dú)石電容
端子機(jī)
斷路器
斷路器型號
多層PCB
多諧振蕩器
扼流線圈
耳機(jī)
二極管
二極管符號
發(fā)光二極管
防靜電產(chǎn)品
防雷
防水連接器
仿真工具
放大器
分立器件
分頻器
風(fēng)力渦輪機(jī)
風(fēng)能
風(fēng)扇
風(fēng)速風(fēng)向儀