用于LED燈泡等應用的NCL3008x高能效初級端穩流方案

近年來，世界上多個國家制定政策以分階段淘汰白熾燈泡。如中國計劃于2015年60W 以上普通照明用白熾燈泡全部淘汰。熒光燈及緊湊型熒光燈(CFL)的能效比白熾燈高，但含劇毒物質汞，存在環保顧慮。相比較而言，具備環保優勢、近年來成本穩步下降的高亮度白光LED技術已經快速改進，如今在光輸出方面已可與CFL等正面交鋒，并且還大幅提升能效及延長使用壽命，適合于白熾燈泡替代等LED通用照明應用。

LED燈泡的驅動挑戰及常見驅動方法

大多數LED是低壓器件，最適合采用恒定電流驅動。要在通用照明應用中最大限度發揮LED節能優勢，就要采用適合的LED驅動電路。

以LED燈泡為例，典型的LED燈泡包含LED陣列、驅動電路、散光罩、散熱片和螺旋燈頭等主要組件。就驅動電路而言，高能效LED驅動器IC無疑是其中的重點。因為LED燈泡的形狀固定，散熱受限，采用高能效LED驅動器則可幫助將更多電能轉化為光能，幫助散熱。此外，由于LED燈泡空間有限，故須減小驅動電子電路的尺寸以使剩余空間增多，同時增大散熱片面積;較大功率的燈泡尤為如此。不僅如此，LED正在發生迅速變化，提供多種選擇，這對LED驅動器的選擇也構成了挑戰。出于安規、LED選擇等因素，設計人員還須考慮是采用隔離還是非隔離拓撲結構，由此也影響到LED驅動器的選擇。

圖1：典型LED燈泡剖視圖一種常見的LED驅動器拓撲結構是隔離型反激(見圖2)。這種拓撲結構除了提供電氣安全隔離以外，還能對LED串要求的電流進行穩流。安全低壓次級端的電路感測LED電流及電壓，并在安全界限內提供反饋信號，以控制電源轉換過程。次級端元件包括偏置電路、雙運算放大器、精密參考、用于反饋的光耦，以及用于監測LED電流及感測過壓保護故障的電流及電壓感測電阻等。

圖2：常見的驅動LED串的隔離型反激拓撲結構

這種經典方案的優勢與缺點并存。例如，它可以輕易地實現高精度的穩流，且能夠在寬工作范圍及制造差異條件下可靠地工作。但這種方案的次級端控制電路消耗電能，由于此電能未轉化為光，故降低了能效。此外，次級端的元器件在印制電路板上占用空間并增加成本。最后，如果次級端任何元件有故障，仍須把驅動器設計成就算有故障也保安全。

克服經典方案缺點的新穎的初級端穩流技術

有利的是，設計人員可以選擇一種新的控制架構，將所要求的LED穩流功能從次級端移到初級端，即采用初級端穩流(PSR)技術(亦稱“初級端控制”)，見圖3。初級端穩流方案無須光耦，以及次級端恒流恒壓(CCCV)控制環路元件，如運算放大器、TL431或齊納參考、偏置穩壓器、電流感測電阻及用于過壓保護的電壓感測等，同時在初級端維持高穩流精度。這就提供減少元件數量、簡化PCB布線、節省電路板空間、簡化LED選擇、提升能效及輕易符合安規等諸多優勢。據統計，設計人員通過消除次級端控制，能夠省去占用寶貴電路板空間的16至18顆甚或更多元件，這對A19LED燈泡等應用尤為重要。

圖3：新穎的初級端穩流技術省去次級端控制，提供多種應用優勢。安森美半導體應用初級端穩流技術的NCL3008x系列LED驅動器功能及優勢