摘要：高效率、高功率因數(shù)、安全隔離、符合EMI標(biāo)準(zhǔn)、高電流控制、高可靠性、體積小、成本低等成為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電源的關(guān)鍵*價(jià)指標(biāo)。本文介紹了一系列高性?xún)r(jià)比的覆蓋中小功率應(yīng)用LED驅(qū)動(dòng)電源解決方案。

　　1 引言

　　在能源短缺、環(huán)保要求不斷提高的背景下，世界各國(guó)大力發(fā)展綠色節(jié)能照明，LED照明作為一種革命性的節(jié)能照明技術(shù)，正在飛速發(fā)展。然而，LED驅(qū)動(dòng)電源的要求也在不斷提高。高效率，高功率因數(shù)，安全隔離，符合EMI標(biāo)準(zhǔn)，高電流控制，高可靠性、體積小、成本低等成為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)電源的關(guān)鍵*價(jià)指標(biāo)。

　　2  LED驅(qū)動(dòng)電源的具體要求

　　雖然目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有完善的LED驅(qū)動(dòng)電源標(biāo)準(zhǔn)，然而產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展使得LED驅(qū)動(dòng)電源的要求在不斷提高。LED是低壓發(fā)光器件，具有長(zhǎng)壽命，高光效，安全環(huán)保，方便使用等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于市電交流輸入電源驅(qū)動(dòng)，隔離輸出是基于安全規(guī)范的要求。LED驅(qū)動(dòng)電源的效率越高，則越能發(fā)揮LED高光效、節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)高開(kāi)關(guān)工作頻率，高效率使得整個(gè)LED驅(qū)動(dòng)電源容易安裝在設(shè)計(jì)緊湊的LED燈具中。高恒流保證了大批量使用LED照明時(shí)的亮度和光色一致性。

　　BCD半導(dǎo)體制造有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)BCD Semi)專(zhuān)注于電源管理集成電路產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)、工藝制造和銷(xiāo)售。針對(duì)LED驅(qū)動(dòng)電源的特殊要求，BCD公司推出了一系列高性?xún)r(jià)比的覆蓋中小功率應(yīng)用解決方案。

　　3  10W以下功率LED燈杯應(yīng)用方案

　　目前10W以下功率LED應(yīng)用廣泛，眾多一體式產(chǎn)品面世，即LED驅(qū)動(dòng)電源與LED燈整合在一個(gè)一體式的燈具中，方便了用戶(hù)直接替代白熾燈和節(jié)能燈。典型的燈具規(guī)格有GU10,E27,PAR30等。

　　BCD公司針對(duì)這一應(yīng)用，推出的方案電路原理圖如圖1所示。

　　該方案具有以下特點(diǎn)：

　　基于BCD原邊控制芯片AP3766，無(wú)需光耦和副邊電流控制電路，實(shí)現(xiàn)隔離恒流輸出；

　　高效率，典型5W應(yīng)用效率大于80%，空載功耗小于30mW；

　　恒流高，滿足全輸出電壓范圍內(nèi)輸出電流誤差小于5%；

　　元件數(shù)量少，體積小，整個(gè)電路可以安裝在常用規(guī)格燈杯中；

　　安全可靠，隔離輸出，具有輸出開(kāi)路保護(hù)，過(guò)壓保護(hù)及短路保護(hù)功能；

　　功率開(kāi)關(guān)管采用三極管，系統(tǒng)成本低。

　　圖2為該方案5W應(yīng)用電路樣機(jī)實(shí)物照片。圖3為基于AP3766的5W LED驅(qū)動(dòng)電路滿載效率隨交流輸入電壓變化曲線。圖4為基于AP3766的5W LED驅(qū)動(dòng)電路滿載輸出IV特性曲線。

　　AP3766為BCD推出的LED專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片，采用原邊控制方式，僅需0.6μA的啟動(dòng)電流，低于30mW待機(jī)功耗同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高效率輸出，電流控制高，工作頻率可高達(dá)120kHz, 周邊元件少，SOT-23-5封裝滿足小體積要求。

　　4  10W到60W功率LED路燈、LED直管燈應(yīng)用方案

　　IEC國(guó)際電工委員會(huì)對(duì)照明燈具提出明確的諧波要求，即IEC61000-3-2標(biāo)準(zhǔn)。因此，對(duì)于較大功率LED照明應(yīng)用，采用功率因數(shù)校正（PFC）控制技術(shù)成為必需。 對(duì)于60W以下應(yīng)用，BCD推出高性?xún)r(jià)比單級(jí)PFC控制方案，該方案電路原理圖如圖5所示。

　　該方案具有下述特點(diǎn)：

　　高功率因數(shù)，采用有源功率因數(shù)校正控制芯片AP1661，功率因數(shù)PF>0.9；

　　恒流高，輸出電流誤差<3%；

　　高效率，滿載效率高達(dá)90%；

　　單級(jí)PFC方案，只用反激式電路拓?fù)洌瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正和隔離恒流輸出，元件數(shù)量少，體積小，性?xún)r(jià)比高；

　　安全可靠，隔離輸出，具有輸出開(kāi)路保護(hù)，過(guò)壓保護(hù)及短路保護(hù)功能。

　　圖6為該方案60W應(yīng)用電路樣機(jī)實(shí)物照片。

　　表1  基于AP166+AP4313的60W LED驅(qū)動(dòng)電路樣機(jī)主要性能測(cè)試結(jié)果

　　AP1661是一款工作于臨界導(dǎo)通模式下的有源功率因數(shù)校正控制芯片，可廣泛應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電源、LED驅(qū)動(dòng)和電子鎮(zhèn)流器的預(yù)調(diào)整變換器的控制。該芯片內(nèi)部包括一個(gè)啟動(dòng)定時(shí)器可滿足待機(jī)應(yīng)用要求，一個(gè)單象限乘法器實(shí)現(xiàn)接近于1的功率因數(shù)和一個(gè)零電流檢測(cè)模塊確保臨界斷續(xù)方式工作。AP1661的圖騰柱驅(qū)動(dòng)輸出能夠?yàn)橥獠縈OSFET或IGBT提供600mA驅(qū)動(dòng)電流和800mA關(guān)斷電流能力。采用了先進(jìn)的雙極型互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體設(shè)計(jì)和制造工藝，AP1661具有低啟動(dòng)電流，低工作電流和低功耗的特點(diǎn)。AP1661同時(shí)具有完善的保護(hù)功能，包括過(guò)壓保護(hù)、帶有滯后的輸入欠壓鎖定和乘法器輸出嵌位以限制開(kāi)關(guān)峰值電流。

　　5  60W到150W大功率LED路燈應(yīng)用方案

　　在戶(hù)外照明部分，中國(guó)每年路燈市場(chǎng)需求量都在2,000萬(wàn)盞以上，中國(guó)城市改造、城鎮(zhèn)建設(shè)、住宅建設(shè)及道路建設(shè)對(duì)于大功率、高亮度、節(jié)能的LED路燈產(chǎn)品的市場(chǎng)需求是極其龐大的。

　　在更大功率應(yīng)用條件下，單級(jí)PFC電路難以同時(shí)兼顧PFC預(yù)調(diào)整和反激電路輸出恒流調(diào)整性能，這時(shí)需要采用2級(jí)電路架構(gòu)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。BCD推出PFC+PWM 2級(jí)架構(gòu)電路拓樸方案，該方案電路原理圖如圖7所示：

　　該電路采用Boost PFC + Flyback兩級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，控制芯片采用BCD公司高性?xún)r(jià)比PFC控制芯片AP1661, PWM控制芯片AP3102和副邊恒流控制芯片AP4310。該電路方案的優(yōu)點(diǎn)是輸入輸出電容小、輸出紋波小、隔離輸出、功率因數(shù)高、電流控制在2%以?xún)?nèi)、可靠性高。

　　圖8 為該方案90W應(yīng)用電路樣機(jī)實(shí)物照片。圖9為90W樣機(jī)滿載效率測(cè)試結(jié)果。

　　6 結(jié)語(yǔ)

　　本文簡(jiǎn)要介紹了BCD公司推出的LED驅(qū)動(dòng)電源系列方案，覆蓋了150W以下常用功率等級(jí)應(yīng)用。具有方案新穎、元件數(shù)少、體積小、成本低、性?xún)r(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)，可以全面滿足LED驅(qū)動(dòng)電路的效率、功率因數(shù)、安全隔離、EMI、電流控制、可靠性等要求。

參考文獻(xiàn):

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[3]. AP4310 datasheet http://m.58mhw.cn/datasheet/AP4310_1335440.html.