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產業動態 用於MR16 LED替代應用的1 W至5 W驅動器參考設計
采杰公關顧問有限公司 本新聞稿發佈於2009/12/21,由發布之企業承擔內容之立場與責任,與本站無關

這篇文章分析了驅動高亮度LED的挑戰,介紹了安森美半導體用於MR16 LED替代應用的1 W至5 W LED驅動器參考設計,包括基本的電路拓撲結構、提供平坦輸出電流的突發模式控制、脈衝回饋補償、交流與直流工作特性對比、保護特性,以及如何修改這參考設計以提供更大輸出電流等。

 
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近年來,高亮度發光二極體(HB-LED)市場快速發展,LED效能(efficacy,單位為流明/瓦或lm/W)增加了一倍以上,使用更加適用於眾多新應用,像我們在手電筒、建築照明及街道照明等應用中可以發現許多革命性的新產品。但LED要成為比白熾燈泡和省電燈泡性價比更高的照明系統,仍然面臨著挑戰。實際上,就許多應用而言,都涉及到基於寬輸入電壓範圍的電源來為HB-LED供電的挑戰。其中,軌道照明等通用照明應用猶為如此,這些應用採用可能很鬆散穩壓的12 Vac或12 Vdc電源。然而,LED需要以電流源而非電壓源驅動,因為根據製程容限及溫度的不同,HB-LED的正向電壓(額定值3.4 V)變化幅度可能超過±20%。

此外,就當前的1 W暖白光功率LED的流明量而言,通常需要3到4顆LED來替代1個20 W白熾燈的光輸出。而要獲得可預期及匹配的亮度和色度,也需要以恆定電流驅動LED。從架構角度來說,降壓-升壓拓撲結構符合這個要求,但它不如標準降壓或升壓拓撲結構那樣常見。但理解透徹的話,降壓-升壓拓撲結構也可以為輸入電壓(Vin)與正向電壓(Vf)有交疊的高性價比HB-LED照明應用提供許多優勢。

參考設計概覽
本參考設計文檔介紹經過精心建構及測試的GreenPoint® 1 W至5 W LED驅動器方案,用於MR16 LED替代應用。此參考設計電路適合驅動多種照明應用中的HB-LED,但其尺寸和配置針對MR16 LED替代應用。這類配置常見於12 Vac/12 Vdc軌道照明應用、汽車應用、低壓交流景觀照明應用,以及工作照明應用,像是可能採用標準現成交流電壓牆式適配器供電的櫥櫃燈及檯燈。

這參考設計的一項關鍵考慮因素,是在12 Vac輸入條件下,跨輸入線路變化及輸出電壓變化,實現平坦的電流穩流。此參考設計電路基於安森美半導體的NCP3065而建構,工作頻率約為150 kHz,採用非隔離型配置。NCP3065是一款單片開關穩壓器,支援12 Vdc或12 Vac電源輸入,設計用於為HB-LED提供恆定電流。除了NCP3065,這項參考設計還結合了自動檢測電路。

基本電源拓撲結構
降壓-升壓轉換器的原理非常簡單。導通狀態時,輸入電壓源直接連接至電感(L),從而在電感中聚集能量。在這個階段,電容C為輸出負載提供能量。關閉狀態時,電感通過輸出二極體連接至輸出負載及電容,從而傳輸能量給負載。

要注意的是這是一種反向(inverting)輸出,負輸出連接至LED的陽極,而正輸出連接至LED的陰極。另外,用示波器探頭來測量時,探頭的接地端並不接地。示波濾器將需要浮置(從交流牆式電源移除接地連接),否則,接地環路/短路將導致元件關閉。

突發模式控制
基本控制環路包含235 mV內部參考、回饋比較器及2個設定優先(Set-Dominant) RS閂鎖。基本上,NCP3065支持功率FET在降壓-升壓段導通(switch ON),這時回饋電壓降到低於參考電壓。而在Ct下降時,功率FET將無條件地強制關閉。

電阻R8用於感測輸入電感電流,並提供給NCP3065的FB引腳。這應用產生關閉時間暫態(Ivalley)電感電流控制。只有在關閉時間電感電流穿過Vref閾值時,開關導通時間週期才能開始。

由於NCP3065控制器並不提供整合的脈衝寬調變(PWM)控制,僅利用一個比較器來跟蹤(trip)回饋點,因此,峰值負載電流與平均負載電流並不像降壓轉換器那樣直接成正比。

因此,使用輸入電壓前饋補償網路來減少由於Iout vs. Vin曲線的非線性回應導致的誤差。由電阻R3、R5及加法電阻R4組成的電阻分壓器網路用於增加Vin比例電壓至FB引腳,從而在Vin增加時降低負載電流。

電阻R9和電容C6用於限制高輸入電壓外部開關的門極至源極電壓。由R9和R2組成的電阻分壓器網路用於設定最大門極至源極電壓(Vgs):

總結:
本文分析了驅動高亮度LED的挑戰,介紹了安森美半導體用於MR16 LED替代應用的1 W至5 W LED驅動器參考設計,包括基本的電路拓撲結構、提供平坦輸出電流的突發模式控制、脈衝回饋補償、交流與直流工作特性對比、保護特性,以及如何修改這參考設計以提供更大輸出電流等。測試結果顯示,此參考設計在不同交流電壓條件下提供較平坦的輸出電流,且在不同直流條件下提供出色的能效。

- 新聞稿有效日期,至2010/01/21為止


聯絡人 :Eric Tsai
聯絡電話:886-2-8773-4277
電子郵件:eric_tsai@accesspr.com.tw

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