【導讀】LED照明需求旺盛?？蛇x擇的電源設計很多。如果你的目標是設計整個照明設備，你還可以參考更多其他的設計，包括熱管理及光學系統(tǒng)。本文將集中介紹電源設計。

 

驅動開關模式下的多個高功率LED并實現(xiàn)均勻亮度、調光功能及功率因數(shù)補償并不是一件簡單的事情，然而對于專業(yè)的電源設計師來說，只需一天時間便可滿足全部的設計要求。我們所說的“驅動LED”就是指“設計合適的電源”。但如果你不是專業(yè)的電源設計工程師，那么這個設計方案可以說是個不小的挑戰(zhàn)。

 

切勿望而生畏

 

在進行電源設計之前，必須先解決電源負載的問題。為此，需要考慮以下幾個因素：

 

功率需求—你想要驅動多少個LED燈？是1W、3W還是5W的LED燈？每個串聯(lián)線路上的LED燈是否是固定數(shù)量，還是需要根據(jù)輸出電壓范圍調整電源供電？你期望的電源亮度如何？Cree公司提供一個優(yōu)秀在線工具，可幫助工程師確定其應用設計所需LED燈的數(shù)量。

 

連接方案—你是想采用串聯(lián)、并聯(lián)還是混聯(lián)方式驅動LED燈？若需要使每一組的所有LED亮度保持一致，一般建議采用串聯(lián)配置。但若輸出電壓有問題，則建議采用并聯(lián)方式。

 

正向電壓(VF))—不僅電路中各LED燈的VF值不同，同時具備不同顏色及不同芯片技術的典型LED正向電壓也不一樣。以下是Avago公司ASMT-Ax001W系列設備的相關數(shù)據(jù)：

 

LED發(fā)光顏色芯片類型VF，最小值VF，規(guī)格值VF，最大值電流

 

暖白色InGaN2.83.23.5350mA

 

紅色AlInGaP1.72.12.3350mA

 

藍綠色InGaN3.03.43.8350mA

 

特性—實現(xiàn)調光及功率因數(shù)補償?shù)忍匦跃鶎⒃黾釉O計的復雜度。通過改變LED的持續(xù)正向電流或進行脈寬調制(PMW)便可實現(xiàn)調光功能；而通過PWM輸出，利用低成本微控制器便可實現(xiàn)最大限度的控制及靈活性，但必須與電源電路進行精確集成。至于功率因數(shù)補償(PFC)，若是由于尺寸或預算限制而無法實現(xiàn)傳統(tǒng)PFC，那么你還有其他選擇，例如安森美半導體公司就提供一套基于NCL3000臨界導電模式控制器的單段式高功率因數(shù)LED驅動方案。

 

拓撲結構—任何人都不希望成為有偏見的人，包括我自己，但由于我成長于半導體領域，不可避免地傾向于采用開關模式進行所有設計(我有一些要好的朋友則是線性設計師)。LED照明及開關模式電源的一個最大賣點就是高能效，那么為什么不就此設計電源呢？若決定采用LED照明及開關模式，那么你需要考慮以下幾個問題：你的照明應用是采用直流還是離線式？如果采用離線式，是否需要進行隔離或通用輸入？你希望LED燈組同步還是異步？每一個拓撲結構在實現(xiàn)你的應用需求時都有各自的優(yōu)點和缺點。

 

在開始電源設計之前，需要考慮的最后一個重要問題是確定自己的能力水平。專業(yè)的電源設計師即使從零開始進行電源設計都會覺得比較輕松，但我們當中真正算得上是電源設計師的人卻寥寥無幾。你可以根據(jù)自身的設計目標，分別參考以下三種方案：

 

購買成品電源

 

盡管采用他人設計的電源方案通常讓人沒有什么成就感，但它卻是工程師構建LED照明的最簡便方法。即使是這種情況，工程師也有一些極佳的選擇。臺灣明緯公司提供的離線式LED電源包裝精美，適用于室內室外應用，同時具備調光、綜合保護、PFC及通用交流輸入等功能，用業(yè)內話來說就是“功能完整”的小家伙。若你還有其他功能需求，該公司還可提供更多基礎的可選方案。

 

修改成熟的參考設計

 

如果你在電源設計方面沒有經驗，這對你可能是最好的方法，尤其當你受限于某個專有設計方案時。像德州儀器(TI)及意法半導體等半導體巨頭公司都在其官網上公布了完整的參考設計方案，包括原始電路圖、物料清單及應用筆記，有時候甚至還有Gerber文件。你可以通過查看TI、意法半導體及凌力爾特等供應商的參考設計，從而獲得可靠的資源開始產品設計。此外，請盡量保持謙謙君子的風度，也就是說，當你在修改某個供應商的參考設計時，你在設計、原型及生產制造整個設計流程中都應該購買該供應商的產品。

 

若采用參考設計進行產品研發(fā)，你最好先研究一下提供該參考設計的供應商。正如上文提到的Cree公司，它可提供一些有用的設計指南；德州儀器則提供模塊圖及在線PowerLab？參考設計數(shù)據(jù)庫；而凌力爾特則在其官網上為設計師提供各類應用與設計筆記以及參考電路。此外，意法半導體、NXP及安森美半導體也都提供類似資源以幫助設計師進行LED電源設計。

 

更為幸運的是，你還可獲取一些優(yōu)秀的經濟型圖形捕捉及布局軟件用于電源設計。而當你做好一切準備工作并開始構建方案時，你還可輕松獲得價格實惠的PCB設計服務，保證快速報價及需求響應。

 

對于專業(yè)工程師及類似的創(chuàng)客們來說，孤注一擲是最具趣味的一種方案。你可以獲取全球的豐富資源，并使用價格實惠的電路設計軟件及一流的原型設備，這是有史以來可使你自己化身ODM的最佳時機。所以，讓LED永不熄滅吧！

 

如果你想從零開始設計自己的電源，那你就不會有任何阻礙，可能偶爾煩躁一下燒焦的指尖或是帶著煙味的頭發(fā)。重要的是，你必須清楚這里所謂的孤注一擲并不是說“獨自一人”。