LED驱动方案(安森美)

线性LED驱动器方案概览及其典型应用在众多照明应用中，线性LED驱动器是首选的方案，因为它们相对简单，易于设计，且使LED能够以精确稳流电流来驱动，而无论LED正向压降或输入电压如何变化。

由于驱动器是线性结构，它们必须匹配应用的功率耗散要求。

安森美半导体提供电流范围在10 mA到1 A之间的宽广范围线性LED驱动器方案，包括新颖的线性恒流稳流器（CCR）方案及其它众多线性驱动器方案。

针对低电流LED驱动的线性CCR及应用示例在电流低于350 mA的许多低电流LED应用中，如汽车组合尾灯、霓红灯替代、交通信号灯、大型显示屏背光、建筑物装饰光及指示器等，可以采用普通的线性稳压器或是电阻来提供LED驱动方案。

电阻用于限制LED串的电流，是成本最低的方案，易于设计，且没有电磁兼容性问题。

但是，使用电阻时，LED正向电流由电压确定，在低电压条件下，正向电流较低，会导致LED亮度不足，且在负载突降等瞬态条件下，LED可能受损。

电阻方案的能效也最低，不利于节能，这在强调高低能耗的应用中尤为不利。

此外，电阻方案也存在LED热失控及筛选问题。

线性稳压器方案的提供较佳的稳流精度（±2%），支持过功率自调节，也没有EMI问题。

这种方案的能效较低，成本适中。

客户需要比普通线性稳压器经济、但在性能上又比电阻高出许多的驱动方案。

安森美半导体运用待批专利的自偏置晶体管（SBT）技术，结合自身超强的工艺控制能力，推出了新颖的LED驱动方案——NSI45系列线性恒流稳流器（CCR）。

与电阻相比，线性CCR在宽电压范围下亮度恒定，在高输入电压时保护LED，使其免于过驱动，在低输入电压时提供更高亮度。

得益于其恒流特性，客户可以减少或消除不同供应商提供的不同LED的编码成本，降系统总成本。

CCR也无EMI 问题，采用高功率密度封装，并通过汽车行业AEC-Q101认证。

安森美半导体的CCR包含双端固定输出和三端可调节输出两种类型，电流等级分别涵盖10至350 mA及20至160 mA，阳极-阴极最大电压VAK分别为50 V和45 V。

安森美半导体推出两个新系列的功率因数校正AC-DC驱动器
用于LED照明应用
佚名
【期刊名称】《国外电子测量技术》
【年(卷),期】2014(0)12
【摘要】为单段式方案扩增了高功率因数能力，将双段式方案的功率能力拓宽至
最高150w推动高能效创新的安森美半导体（ON Semiconductor，美国纳斯达
克上市代号：ONNN）推出2个新系列的功率因数校正（PFC）离线AC—DC驱动器，用于高性能LED照明应用。

NCL30085、NCL30086及NCI．30088扩充了NCL3008x产品谱系，用于要求高功率因数的最高60w功率的单段式设计应用。

NCL30030则拓宽已有方案，支持要求低光学纹波及宽LED正向电压变化范围的
更高功率（最高150w）两段式拓扑结构。

【总页数】1页(P90-90)
【关键词】功率因数校正;安森美半导体;LED照明;驱动器;Semiconductor;应
用;DC;AC
【正文语种】中文
【中图分类】TN86
【相关文献】
1.安森美半导体推出两个新系列的功率因数校正AC—DC驱动器用于LED照明应用 [J], ;
2.安森美半导体推出优化的低功率LED驱动器,应用于钮扣电池供电背光 [J],
3.安森美半导体推出适用于中功率便携式应用的LED驱动器 [J],
4.安森美半导体推出应用于下一代车身电子的汽车方案公司在2010年慕尼黑电子展推出三款新的汽车器件应用于车载网络、LED照明及负载管理 [J],
5.安森美功率因数校正AC-DC驱动器用于LED照明应用 [J],
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针对不同低压便携设备背光或闪光应用的LED驱动器方案为低电压便携式设备背光或闪光应用选择合适的发光二极管(LED)驱动器方案是设计人员面临的一项挑战，因为既要考虑延长电池使用时间，又要减小印制电路板(PCB)面积及高度。

目前，小型液晶显示器(LCD)面板及键盘背光以及指示器应用大多采用白光LED和RGB三色LED；手机和数码相机中的闪光光源通常使用高亮度LED。

因此，这些应用需要优化的驱动器解决方案，使用低电压便携式LED驱动器拓扑结构。

安森美半导体身为全球高能效电子产品的首要高性能硅方案供应商，提供涵盖电感型、电荷泵型、线性等不同拓扑结构的低压便携设备背光或闪光方案。

这些方案中，电感型方案可提供最佳的整体能效，电荷泵型方案使用低高度陶瓷电容作为能量转移机制，占用的电路板面积和高度极小，线性驱动方案则是彩色指示器以及简单背光应用的理想选择。

这些方案可用于满足不同应用需求。

1)电感升压及降压型方案在电感升压型拓扑结构方面，安森美半导体提供采用PWM和/或单线式调光方式的不同产品，适合在低电压便携式设备背光和闪光应用中驱动白光LED。

这些产品包括：输出电流为20 mA的CAT37、CAT32、CAT4238、CAT4252、CAT4253、CAT4157、CAT4158和CAT4258，输出电流为40 mA的CAT4137和NCP5005，输出电流为50 mA的CAT4139，以及更大输出电流的CAT4240(250 mA)、NCP1422(800 mA)和CAT4131(1.5 A/0.3 A)等。

图1：电感升压型方案示例以NCP5005为例，它是一款紧凑型高效率背光LED升压驱动器，提供高达22 V电压，可为LCD背光控制、键盘背光等应用的2至5个串联白光LED供电。

其能效高达90％，关机电流1 μA，工作输入电压范围为2.7 V至5.5 V。

它内置短路和过压保护及欠压切断功能。

其电流可自动匹配LCD，所有引脚均为ESD保护，低EMI辐射。

安森美半导体高能效AC-DC LED通用照明方案拓宽您的设计选择-电气论文安森美半导体高能效AC-DC LED通用照明方案拓宽您的设计选择在节能、环保及全球LED照明迅猛增长的趋势下，LED球泡灯等已几乎家喻户晓，而随着相关技术的进步，LED成本及性能水准已大幅提升。

安森美半导体专注于运用在电源管理方案方面的专知和技术，克服固态照明的挑战，提供LED照明应用的完整方案，涵盖高低功率因数、隔离或者非隔离拓扑结构、调光以及非调光的应用等，并利用在工业应用的经验和专长，不断开拓新兴的智能照明市场，推出有线及无线通信系列产品(PLC、KNX )、环境光及无源红外(PIR)传感器、以太网供电(PoE)控制器等，满足不同的应用需求，推动LED照明市场的发展和进步。

本文将重点介绍安森美半导体近期于AC-DC 通用照明新增的产品系列及智能照明方案。

功率因数校正(PFC)初级端控制LED驱动器针对筒灯、线性管/LED灯泡替代、电子控制装置、LED照明引擎及智能照明等要求高功率因数、低谐波失真的最高60 W功率的单段式设计应用，安森美半导体推出LED驱动器系列NCL30085、NCL30086、NCL30088，利用PFC 初级端电流控制算法，当采用准谐振(QR)模式工作时提供高能效。

以NCL30088为例，它支持隔离反激、降压-升压、单端初级电感转换器(SEPIC) 拓扑结构，功率因数(PF)典型值高于0.98，无需光耦，能单独从初级端实现精密稳流(精度典型值土2提供线性前馈补偿，宽VCC范围支持宽正向电压应用，低启动电流典型值13 uA，可工作于-40 C至125 C的宽工作温度范围，基于负温度系数(NTC)的电流热反走可防止LED驱动器在恶劣环境下过热，并内置一系列强固的保护特性，包括：LED串开/短路保护、逐周期限流、输出二极管短路保护、VCC偏置电压和欠压保护、电流感测电阻短路保护及自动恢复或闩锁故障处理。

如何采用DACD方案驱动LED灯LED技术推动了照明领域的一场革命。

结合小型、低功耗、高可靠性和低成本，使得照明可以在不可能用白炽灯或荧光灯技术的地方实施。

因此，LED照明在办公室、家庭甚至在我们的车上激增。

目前固态照明方案的主要缺点不是LED本身，而是提供照明能量的电源。

这些开关电源（SMPS）的预期寿命比LED短得多，这主要是因为它们所含的磁性元件和电解电容器的使用寿命。

此外，含有风扇等有源冷却设备的开关电源尤其易受早期故障的影响。

另一个缺点是SMPS通常体积庞大，是电磁干扰（EMI）的主要来源。

考虑到它们的尺寸和通常有限的照明安装空间，它们不太可能与LED安装在相同的PCB上，因此需要互连和引线，这是另一个潜在的故障来源。

然而，电力技术和拓扑的最新进展包括交流直接驱动（DACD）电源方案的出现。

这种新的方法完全无需传统的SMPS，在成本、体积、使用寿命和可靠性方面提供多种优势，但并不是所有的DACD方案都是相同的。

DACD 拓扑所有DACD方案的共同之处是输入整流桥，使用经典的4个二极管配置，将50/60 Hz输入交流波形校正为100/120 Hz半正弦波。

峰值幅值从110 V交流输入的155 V左右变化到230 V交流输入的325 V，但原理保持不变。

用于LED驱动的DACD拓扑通常分为两种配置，每一种都各有优缺点。

这两种方法都支持采用单板方案，而不是SMPS方案所需的双板方案。

分流型DACD采用单片集成电路，降低了物料单（BOM）成本。

它还具有易于扩展的优点，但散热性能相对较差。

相比之下，旁路类型倾向于使用多个集成电路，因而导致更高的BOM成本。

而这种方法更适合于需要许多LED串的应用。

与分流法相比，虽然扩展性有限，但电气性能更好，总谐波失真（THD）通常小于10%，而分流法为30%左右。

虽然与传统的开关电源法相比，这些DACD法是个显著进步，但它们并不是驱动基于LED。

LED通用照明驱动方案11 低功率LED驱动器的特性及选择要点小功率的LED电源通常以恒流驱动，其恒压功能是在输出开路的情况下做为保护功能。

小功率LED驱动器特性如图1所示。

图1：小功率LED驱动器特性LED驱动器的主要功能，就是在工作条件范围下限制电流，而无论输入及输出条件如何变化。

其应用设计面临多种限制条件，如高能效(低损耗)、高性价比、宽环境条件、高可靠性、灵活、符合电磁干扰(EMI)及谐波含量等方面的标准、可改造用于已有应用及能采用传统控制方式工作等。

要为低功率LED应用选择适合的驱动器并不容易，需要顾及不同的因素。

例如，商业和住宅市场对LED灯具在工作温度、使用时长、性能及“能源之星”等行业标准方面的要求并不相同。

此外，灯泡替代应用也存在着独特挑战，如LED电源及驱动器的热度限制、尺寸受限及兼容的调光技术等。

就LED通用照明适用的标准而言，主要有美国“能源之星”要求的功率因数校正(PFC)标准以及欧盟的国际电工委员会(IEC)对总谐波失真的限制标准。

其中，“能源之星”V1版灯具标准是自愿性标准，要求LED照明灯具具备PFC，适用于嵌灯、橱柜灯及台灯等特定产品，但与功率电平无关。

这标准要求住宅应用的功率因数(PF)高于0.7，而商业应用高于0.9。

如前所述，为低功率LED照明应用选择适合的驱动器须考虑众多因素，这其中，有关功率因数等行业标准尤为重要。

接下来，我们将以安森美半导体的几款低功率LED通用照明驱动方案为例，探讨如何在低功率照明应用中提供高功率因数。

2 DC-DC供电的低功率LED照明应用方案LED通用照明有AC-DC供电和DC-DC供电两种方式，其中AC-DC供电的低功率LED通用照明应用及方案在第一讲LED照明驱动方案选型中已经大体介绍过，所以在此不做赘述，本讲主要根据功率的不同来介绍DC-DC供电的低功率LED通用照明方案。

2.1 1 W-3 W DC-DC LED降压应用典型1 W-3 W DC-DC LED降压照明应用包括MR11/MR16、汽车照明、太阳能供电等。

有效利用安森美半导体LED驱动器设计高效LED灯
串
近年来，高亮度LED的应用领域不断增多，涵盖从移动设备背光、中大尺寸LCD背光、汽车内部及外部照明及通用照明等宽广范围。

常见DC-DC LED照明应用包括景观照明、内部低压道路照明、太阳能供电照明、汽车照明、应用车辆照明、船舶应用、低压卤素类替代及飞机内部照明等。

 图1：安森美半导体DC-DC LED驱动器选型决策链
 安森美半导体提供DC-DC低功率LED照明应用的多款LED驱动器，涵盖升压、降压以及升降压等不同拓扑结构，如图1所示。

在这系列产品中，NCL30160和NCL30161是安森美半导体较新的两款DC-DC LED驱动器。

NCL30161 LED驱动器适合于宽电压应用，它可通过平均电流控制使LED纹波电流控制在平均电流的10%，输出不需要滤波电容，而且支持PWM或模拟调光；还有一款转换器NCL30160集成了MOSFET，同样可最大限度地减少空间和成本。

本文将重点介绍这两款产品的关键特性及应用设计要点。

 NCL30161的优势和典型应用
 NCL30161是一款平均电流滞环控制模式高亮度LED降压控制器。

由于LED纹波电流得到了有效的控制，输出不需要滤波电容；高达1.4 MHz频率下的工作，外围可以使用小尺寸的被动元件；通过外接电阻或线性降压给芯片提供电压，可以支持高压输入；支持脉宽调制(PWM)或模拟调光。

模拟调光简单地调节LED串的DC电流，以改变LED的光输出；而PWM调光则是改变LED串中恒定电流的占空比，以有效改变LED串中的平均电流，以。

安森美半导体高能效驱动方案点亮前景在当今电能需求与生产日趋失衡的条件下，最有效的因应途径就是提升能效，即利用技术，以更少的电能来执行相同的任务或功能。

电能使用涉及众多的领域，以常见的建筑物为例，据有关资料统计，美国建筑物总能耗中约有30%的能耗源自照明领域，而中国的估计也达到约11%至12%。

由此看来，照明域的节能潜力巨大。

 安森美半导体LED通用照明及电源营销和系统工程总监Laurent Jenck（郑乐康）指出，以一款典型的100 W白炽灯为例，其中约有95 W的电能转化为热量，剩余的仅5 W电能转化为光。

因此，世界上许多国家都开始逐步淘汰一般的白炽灯，鼓励使用节能灯。

与白炽灯相比，紧凑型荧光灯(CFL)和线性荧光灯(LFL)等节能灯的能耗大幅下降(仅相当于白炽灯的约1/5)，但这些传统节能灯中包含剧毒化学物质汞，对环境有不良影响。

另一方面，高亮度发光二极管(HB-LED)近年来在光输出、能效(efficacy)及成本等方面全面改善，同时结合小巧、低压工作及环保等众多优势，正在照明领域掀起革命。

 LED照明进侵各领域，应用将更普及 如今，在屏幕尺寸小于4英寸的手机、相机闪光等移动设备应用中，及路边及体育场中大型显示屏应用中，LED照明，或称固态照明(SSL)，几乎占据了100%的份额。

除此之外，LED照明也向其它领域迈进。

如在汽车应用中，LED照明占据约15%的份额。

而在较大液晶显示屏(LCD)背光应用中，虽然冷阴极荧光灯(CCFL)如今仍然占据主导地位，但LED照明的总渗透率也达到约20%，参见图1。

特别是在备受瞩目的大尺寸液晶电视背光应用中，据Laurent Jenck指出，预计LED背光的液晶电视在未来3到4年间，将占据至50%的份额。