隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，LED技術(shù)也在不斷發(fā)展，為我們的生活帶來各種便利，為我們提供各種各樣生活信息，造福著我們?nèi)祟?。LED技術(shù)推動(dòng)了照明領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。結(jié)合小型、低功耗、高可靠性和低成本，使得照明可以在不可能用白熾燈或熒光燈技術(shù)的地方實(shí)施。因此，LED照明在辦公室、家庭甚至在我們的車上激增。

目前固態(tài)照明方案的主要缺點(diǎn)不是LED本身，而是提供照明能量的電源。這些開關(guān)電源(SMPS)的預(yù)期壽命比LED短得多，這主要是因?yàn)樗鼈兯拇判栽碗娊怆娙萜鞯氖褂脡勖?。此外，含有風(fēng)扇等有源冷卻設(shè)備的開關(guān)電源尤其易受早期故障的影響。另一個(gè)缺點(diǎn)是SMPS通常體積龐大，是電磁干擾(EMI)的主要來源?？紤]到它們的尺寸和通常有限的照明安裝空間，它們不太可能與LED安裝在相同的PCB上，因此需要互連和引線，這是另一個(gè)潛在的故障來源。

然而，電力技術(shù)和拓?fù)涞淖钚逻M(jìn)展包括交流直接驅(qū)動(dòng)(DACD)電源方案的出現(xiàn)。這種新的方法完全無需傳統(tǒng)的SMPS，在成本、體積、使用壽命和可靠性方面提供多種優(yōu)勢(shì)-然而，并不是所有的DACD方案都是相同的。

DACD拓?fù)?/p>

所有DACD方案的共同之處是輸入整流橋，使用經(jīng)典的4個(gè)二極管配置，將50/60 Hz輸入交流波形校正為100/120 Hz半正弦波。峰值幅值從110 V交流輸入的155 V左右變化到230 V交流輸入的325 V，但原理保持不變。

用于LED驅(qū)動(dòng)的DACD拓?fù)渫ǔ７譃閮煞N配置，每一種都各有優(yōu)缺點(diǎn)。

圖1：典型的DACD拓?fù)浼捌渲饕奶攸c(diǎn)

這兩種方法都支持采用單板方案，而不是SMPS方案所需的雙板方案。分流型DACD采用單片集成電路，降低了物料單(BoM)成本。它還具有易于擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)，但散熱性能相對(duì)較差。

相比之下，旁路類型傾向于使用多個(gè)集成電路，因而導(dǎo)致更高的BOM成本。而這種方法更適合于需要許多LED串的應(yīng)用。與分流法相比，雖然擴(kuò)展性有限，但電氣性能更好，總諧波失真(THD)通常小于10%，而分流法為30%左右。

雖然與傳統(tǒng)的開關(guān)電源法相比，這些DACD法是個(gè)顯著進(jìn)步，但它們并不是驅(qū)動(dòng)基于LED的現(xiàn)代應(yīng)用的完全理想的方案。目前市場(chǎng)上有許多基于IC的DACD方案，但這些方案在穩(wěn)壓、散熱性能、耐浪涌性能、調(diào)光能力和成本方面都可改進(jìn)。

圖2：基本工作波形和電路圖

圖2顯示了DACD方案的基本工作模式。當(dāng)交流線路電壓通過半正弦時(shí)，IC內(nèi)的開關(guān)指示電流(ILEDn)照亮每個(gè)LED。但這種線性開關(guān)法有一個(gè)主要的缺點(diǎn)，即高THD。

最新的好方法

最新的DACD方案之一是安森美半導(dǎo)體的NCL30170?；诜至魍?fù)?，它提供了前述的這種方法的所有優(yōu)點(diǎn)，包括：是單個(gè)IC方案，具有較低的BoM成本和易于擴(kuò)展功率。但這種新方案的一個(gè)獨(dú)特特性是能夠驅(qū)動(dòng)多個(gè)外部MOSFET開關(guān)，從而支持連接多個(gè)LED串;NCL30170是市場(chǎng)上首個(gè)能夠這樣做的產(chǎn)品。因此，功率可從10W擴(kuò)展到200 W，連接的LED串的總數(shù)和外部開關(guān)僅受最高功率水平的限制。

圖3：NCL30170是單輸出、多串、分流DACD方案

在大多數(shù)應(yīng)用中，盡管電源電壓波動(dòng)，但LED亮度保持不變是很重要的。通常，DACD驅(qū)動(dòng)器能夠?qū)崿F(xiàn)±10%的穩(wěn)壓-安森美半導(dǎo)體的新器件達(dá)到±1%，這是非常顯著的提升，從而確保連接LED的持續(xù)光輸出。NCL30170用一種專有的方法來調(diào)節(jié)電流，而不是用于傳統(tǒng)DACD方案的線性方法。電壓觸發(fā)點(diǎn)保持不變，但以這樣一種方式調(diào)節(jié)電流使其不再是一個(gè)階梯形狀，從而產(chǎn)生平滑的正弦波電流(如圖4右圖所示)，導(dǎo)致低于10%的極佳的THD水平。

Conventional Shunt Type：傳統(tǒng)的分流類型

Stepped input current：階梯式的輸入電流

Sine input current：正弦輸入電流

圖4：專有的電流平滑/整形提供平滑的正弦波形

除了極佳的THD，NCL30170還提供領(lǐng)先行業(yè)的功率因數(shù)校正(PFC)性能，超過0.98。

有效調(diào)光的重要性

在許多應(yīng)用中，能進(jìn)行LED調(diào)光很重要，可通過脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)(通常稱為切相)或模擬控制來實(shí)現(xiàn)。PWM提供寬范圍的調(diào)光能力，但也有明顯的缺點(diǎn)，包括閃爍，這已被證明會(huì)導(dǎo)致處于這種視線環(huán)境的人頭痛。高電平的PWM調(diào)光也會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)應(yīng)用中尤其不受歡迎的可聞噪聲。

雖然許多DACD方案可調(diào)低到10%，NCL30170能夠提供5%的模擬調(diào)光，從而滿足具有挑戰(zhàn)性的現(xiàn)代應(yīng)用的需要。該器件在整個(gè)調(diào)光范圍內(nèi)保持穩(wěn)壓，從而確保即使在低功率下，從LED發(fā)出的光仍然保持不變。對(duì)于使用TRIAC的切相調(diào)光，NCL30170強(qiáng)大的PWM性能確保基于它的照明方案非常適合于改裝應(yīng)用。

總結(jié)

LED照明在當(dāng)今照明方案中占很大比例。由于現(xiàn)代應(yīng)用的低功耗、低成本和小尺寸要求，這比例將增長;用更加靈活和通用的LED照明改裝舊的白熾燈裝置也將是未來增長的重要推動(dòng)力。

直到最近，SMPS一直被用于為LED裝置供電，但存在耐用性和使用壽命的問題，而且體積龐大，使在受限空間安裝LED方案變得復(fù)雜和受限。最近，DACD已成為一種為LED串供電的可行技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)解決了SMPS的許多缺點(diǎn)，特別是耐用性和使用壽命、大小和成本，且未來將大大促進(jìn)更多的LED照明裝置。

現(xiàn)在，如安森美半導(dǎo)體的NCL30170這樣的器件有助于交流直接技術(shù)提供應(yīng)用所需的性能、靈活性和耐用性，用于許多終端市場(chǎng)領(lǐng)域。雖然LED在生活中處處可見，但是LED也還有一些不足需要我們的設(shè)計(jì)人員擁有更加專業(yè)的知識(shí)儲(chǔ)備，這樣才能設(shè)計(jì)出更加符合生活所需的產(chǎn)品。