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產業動態 安森美半導體AC-DC非隔離高功率因數LED驅動方案
采杰公關顧問股份有限公司 本新聞稿發佈於2012/05/29,由發布之企業承擔內容之立場與責任,與本站無關

安森美半導體提供的寬範圍的LED驅動器方案,配以相關工具及支持,有助於實現緊湊設計,適合不同的中低功率LED照明應用,同時説明客戶加快產品上市。

 
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安森美半導體AC-DC非隔離高功率因數LED驅動方案

採用交流-直流(AC-DC)電源供電的LED一般照明應用中,常見隔離拓撲結構與非隔離拓撲結構。所謂「隔離」,是指輸入與輸出之間採用變壓器等進行電氣隔離。這兩種拓撲結構各有其特點。相比較而言,非隔離拓撲結構的優勢包括磁性元件尺寸更小、能效更高、元件數量更少、總物料單成本更低,以及能以機械設計滿足安規等。安森美半導體提供多種非隔離高功率因數LED驅動方案,不僅可提供更高的能效,而且設計緊湊,適合不同的中低功率LED一般照明應用,如線性螢光燈替代和大功率嵌燈及聚光燈等。

常見降壓非隔離應用應用LED驅動器方案
在MR16燈泡、12 V景觀照明、太陽能供電LED照明及看板文字電路和標誌背光等應用中,可以採用彈性的降壓驅動器NCL30160。此元件是針對單電壓輸入的高能效、峰值電流控制降壓控制器,為MR16 LED燈泡等空間受限且講究高能效的應用提供極佳方案。但嚴格地說,NCL30160是一款DC-DC非降壓隔離驅動器方案。

在G13、GU10、PAR16、PAR20及嵌燈等1至8 W低功率LED照明應用方面,可以採用安森美半導體的NCP1015自供電單片開關控制IC。此元件
整合了700V高壓MOSFET,採用PDIP-7或SOT-223封裝,提供構建強固、低成本的AC-DC LED電源轉換方案所需的全部特性。此元件既可用於隔離型方案,也可用於非隔離方案,用於滿足不同應用要求。其中,基於NCP1015的非隔離方案採用抽頭電感來隔離交流信號,提高MOSFET工作的占空比,提高系統能效及電路性能可以通過減小電容或是穀底填充電路來實現功率因數大於0.7的要求。

在照明應用中,如果輸出功率要求高於25 W,LED驅動器則面臨著功率因數校正(PFC)的問題。如美國「能源之星」專案固態照明標準中對PFC帶有強制性要求(而無論是何種功率等級),即針對住宅應用部分要求功率因數高於0.7,而針對商業應用部分要求功率因數高於0.9。在此類應用中,可以採用安森美半導體的NCP1607臨界導電模式(CrM)方案此元件既可用於隔離型方案,也可用於非隔離方案,

支持調光的高功率因數非隔離LED器方案

一、NCL30000/2非隔離可調光高功率因數LED驅動器拓撲結構及應用
NCL30000是用於住宅及商業照明等LED照明應用的功率因數校正可調光LED驅動器。NCL30000/2採用緊湊型的8引腳表面貼裝封裝,使用臨界導電模式(CrM)返馳式架構,以單段式拓撲結構提供大於0.95的高功率因數,因而省卻直流-直流(DC-DC)轉換段。典型應用包括LED驅動器電源、LED嵌燈、三端雙向可控矽開關元件(TRIAC)可調光LED燈及功率因數校正恆壓電源。此元件與前沿TRIAC調光器和尾沿電晶體調光器相容。視乎所使用的調光器,LED輸出可調低至2%。

1) NCL30000非隔離降壓及降壓-升壓拓撲結構對比
從拓撲結構來講,降壓拓撲結構的不足是輸入電流波形取決於輸出電壓。在此種配置下,由於電感與LED串採用串聯配置,僅在輸入電壓超過LED正向壓降(VF)時有電流流過;CrM及恆定導通時間工作可提供高功率因數;直接感測LED電流;低環路頻寬支持高功率因數工作;MOSFET電流等於LED峰值電流;MOSFET電壓應力等於峰值主電源電壓;功率因數(PF)及總諧波失真(THD%)性能取決於輸出壓降與輸入電壓之比(VF/Vin),比例越高,PF越低;比例越高,THD越高。

2) 基於NCL30000的非隔離降壓-升壓LED驅動器方案
本文將重點探討降壓-升壓拓撲結構的NCL30000非隔離型LED驅動器方案。

在NCL30000非隔離降壓-升壓拓撲結構應用中,LED平均電流被穩流,可穩定線路電壓變化和負載變化;可實現LED開路及短路保護;如果FET短路,LED仍然安全。

3) 基於NCL30000的T8燈管LED驅動器演示板
安森美半導體為採用NCL30000的T8燈管LED驅動器提供了高PF演示板,用來替代常見的線性螢光燈管。25 W設計示例在350 mA電流時的電壓為72 V,主電源電壓範圍的能效高於88%,典型功率因數高於0.96,尺寸為18 mm x 200 mm (總高度19 mm)。

該演示板具有諸多特性:控制器以交流整流回路電壓為參考,可降低系統雜訊;LED以交流整流電壓為參考,可減少產生的EMI;直接感測LED電流實現真正的平均模式控制;在寬LED電壓範圍內維持緊密穩壓;恆定導通時間提供高功率因數及低總諧波失真;使用偏置繞組提供負載開路保護;熱反走,帶自動恢復;監控LED電流,提供短路保護;感測FET電流,用於故障保護。

25 W T8燈管LED驅動器設計示例的設計要求包括:輸入電壓範圍為90至305 Vac;為LED提供350 mA恆定電流;LED串最大電壓為71.4 V;LED串最小電壓為55 V;最小交流主電壓的峰值時開關頻率為70 kHz;能效約為90%。


4) 基於NCL30000的TRIAC可調光高功率因數GU10 LED驅動器方案
對上述方案進行一些必要的修改,還可配合TRIAC調光。修改措施包括:在偏置練級上增加更多匝數、增加偏置穩壓器用於寬範圍調光、可選加速調光電路以優化調光回應、優化EMI濾波器以適應TRIAC導通時的大階躍電壓等。

修改後方案的電源規範摘要包括:輸入電壓100至130 Vac;3個LED的輸出為470 mA;額定輸出功率約4.7 W;非隔離設計TRIAC調光;功率因數校正 0.85;100至130 Vac的能效82%。

二、LV5026MD/29MC系列非隔離降壓LED驅動器方案
除了NCL30000,客戶也可以採用安森美半導體成員公司三洋半導體的LV5026MD/29MC系列非隔離降壓LED驅動器,並根據實際調光要求,選擇適合的產品。例如,若需要同時支援TRIAC調光、PWM調光及模擬調光,則應選擇LV5026M;若只需要支持PWM及模擬調光,則可選擇LV5029MC。

以非隔離可調光高功率因數LED驅動器LV5026MD為例,它可驅動大功率場效應管電路,採用步進控制方式,具有頻率振盪、基準電壓外部調整、相容數字調光和模擬調光、內置軟啟動、過電流保護、過熱保護、過電壓保護電路等特性。


使用LV5026MD的LED照明驅動電路時,改變電路構成可以提高功率因數。對應方法包括:減小AC電壓平滑用電容器,擴大AC電流的導通角;控制功率場效應管中流的電流同輸入的AC電壓成比例。

總結
NCL30000和LV5026MD均支援隔離及非隔離拓撲結構,可以提供更高的能效,在主電源輸入電壓及LED負載範圍內提供緊密的LED穩流;同時,具有高功率因數和低THD特性,可以最佳化切相調光器應用。安森美半導體提供的寬範圍的LED驅動器方案,配以相關工具及支持,有助於實現緊湊設計,適合不同的中低功率LED照明應用,同時説明客戶加快產品上市。


供稿:安森美半導體

- 新聞稿有效日期,至2012/06/29為止


聯絡人 :張瑋倫
聯絡電話:(02)87734277
電子郵件:chloe_chang@accesspr.com.tw

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