深圳市源磊科技有限公司
大功率LED照明电源架构及LED驱动方案:
1．适合线性灯、线槽灯的分布式/模块化方案
大功率LED区域照明应用中，一种常见的电源架构是“功率因数校正(PFC)+恒压(CV)+恒流(CC)”的三段式架构。其中，交流输入电源经过PFC和隔离型DC-DC转换后，输出24至80 Vdc的固定电压，提供给后面内置DC-DC降压转换电路的恒流LED模块。这种架构的设计提供了能够现场升级的模块化途径，可根据实际需求，灵活改变LED光条数量，从而增加或减小光输出，满足具体区域照明应用要求。该架构下，AC-DC转换与LED驱动电路并未集成在一起，而是采用分布式配置，既简化安全考虑又增强系统灵活性，也称作分布式方案，典型应用包括线性灯及线槽灯等。
在这种模块化途径下，一项设计能够扩展用于多种光输出等级。而且随着LED光输出性能增强，LED模块要提供相同光输出等级，所需采用的灯条就更好。而每个灯条都设有一个专用的DC-DC LED驱动器，例如，可以采用安森美半导体的CAT4201高能效降压LED驱动器。CAT4201专门优化用于驱动大电流LED，采用专利开关控制算法，提供高能效及精确的LED稳流(可达350 mA)。CAT4201可采用最高36 V的电源电压供电，并兼容12 V和24 V标准照明系统。
2．适合洗墙灯、外墙灯的整体式/单段式方案
并不是所有的区域照明应用都要求采用分布式/模块化方案。随着白光LED性能的快速提升，新型LED已经可以配合新的LED驱动器设计方法。领先的LED制造商已经推出了支持更大电流及具备更高发光性能的新型LED，如科锐（Cree）的XP-G系列LED(正向压降为3.3 V)在1 A电流时可提供330流明光输出，首尔半导体（Seoul Semiconductor）的P7系列LED(正向压降为3.3 V)在1.4 A时可提供400 流明光输出。在这种条件下，可以配置新的LED驱动器直接驱动1 A到3 A的大电流。例如，可以采用安森美半导体的NCL30001功率因数校正TRIAC可调光LED驱动器。
NCL30001是一种整体式/单段式的LED驱动方案，集成了PFC和隔离型DC-DC转换电路，并提供恒定电流直接驱动LED。这相当于将AC-DC转换与LED驱动两部分电路整合在一起，均位于照明灯具内，省下了LED光条中集成的线性或DC-DC转换器。这种整体式方案的电源转换段更少，减少元器件使用数量(如光学元件、LED、电子元件及印制电路板等)、降低系统成本，并支持更高的LED电源总体能效。当然，这种方案的功率密度更高，可能并不适合所有区域照明应用，其光学图案可能更适合较低功率的LED，典型应用包括LED街灯、外墙灯、洗墙灯及电冰箱箱体照明等。
90 W恒压恒流演示板接受90至265 Vac的扩展通用输入电压(更换元件条件下，可支持305 Vac)，提供0.7 A至1.5 A的恒定电流输出范围(可通过微幅调节电阻选择)，及30 V至55 V的恒定输出电压范围(可通过电阻分压器选择)，支持50至1000 Hz调光控制，并包含可连接至可选调光卡的6引脚接口，用于模拟电流调节/双亮度等级数字调光等智能调光应用。此外，演示板还提供短路、开路、过温、过流及过压保护功能。测试显示，演示板在50 W输出功率、1000 mA输出电流/48 V正向压降条件的能效高于87%，在50%至100%负载条件下，功率因数高于0.9，同时符合IEC61000-3-2 C类设备谐波含量标准。
3．用于更大功率区域照明应用的高能效LLC拓扑结构驱动电源
近年来，业界对超高能效的LED照明拓扑结构兴趣渐浓，期望在更大功率的50 W至250 W LED区域照明应用中提供高能效(如高于90%)。要提供这样高的能效，需要采用高能效的电源拓扑结构，如谐振半桥双电感加单电容(LLC)拓扑结构，从而充分发挥零电压开关(ZVS)的优势。
在这类应用中，可以采用安森美半导体的NCP1607 PFC控制器和NCP1397双电感加单电容(LLC)半桥谐振控制器，用于功率50到300 W范围的高能效LED街道照明。NCP1397是最新高性能谐振模式LLC控制器，集成了600 V高压浮动驱动器，支持50到500 kHz的高频工作，内置高端和低端驱动器，支持可调节及精确的最低频率，提供极高能效，并具备多种故障保护特性。
增强LED串可靠性的保护方案
区域照明应用中，通常会采用多串LED。虽然LED可靠性高，但若LED串中的某个LED开路，那么整串LED就可能关闭，而街道照明等应用要避免这种状况，从而降低后期维护成本。安森美半导体的NUD4700 LED电流旁路保护器是一款分流器件，万一LED串中某个LED开路，则会提供电流旁路，确保在某个大功率LED故障的条件下整串LED不会关闭；而且恰当处理散热的话，还可支持1 A以上的大电流。
