【導讀】隨著(zhù)市場(chǎng)對LED照明越來(lái)越重視，國家開(kāi)始加大對LED照明的扶持，將LED產(chǎn)品價(jià)格進(jìn)行調整。LED路燈廣泛應用于生活中，以其節能環(huán)保、高效、易控制的特點(diǎn)逐漸取代傳統照明設備。與室內LED照明燈的不同之處在于LED路燈的功率較大。由此，如何在環(huán)境復雜的室外使LED路燈更加高效，節能成為設計中的一大難題。
積極推動(dòng)高能效創(chuàng )新的安森美半導體充分利用在電源領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗，為L(cháng)ED路燈驅動(dòng)設計提供滿(mǎn)足各類(lèi)規范要求的高能效方案，包括PFC段及主功率級的器件。
待機電路選型
為有效提高電源效率，需盡量降低產(chǎn)品待機功耗。應用安森美半導體NCP1070高壓開(kāi)關(guān)穩壓器，只需簡(jiǎn)單的外圍降壓線(xiàn)路就可有效降低待機能耗。該器件內置700V MOSFET，支持動(dòng)態(tài)自供電(DSS)，提供無(wú)損耗的啟動(dòng)序列，同時(shí)還具有短路保護、1ms軟啟動(dòng)、頻率抖動(dòng)、Vcc引腳過(guò)壓保護等功能，線(xiàn)路簡(jiǎn)單且有成本優(yōu)勢。
功率因數校正(PFC)預升壓轉換段方案
目前世界主要國家和機構都對LED驅動(dòng)器在功率因數或總諧波失真上提出了相應的規范，比如國際電工委員會(huì )提出的IEC 61000-3-2、歐盟的EN61000-3-2、日本的JIC-C-61000-3-2、中國的GB 17625.1等標準。美國“能源之星”對功率大于5 W等級的固態(tài)照明燈具都有功率因數的要求，家用驅動(dòng)器功率因數需大于0.7，商用驅動(dòng)器功率因數需大于0.9，而在路燈的應用中，對功率因數的要求通常會(huì )大于0.95。
為了滿(mǎn)足大功率LED路燈電源設計在功率因數以及諧波含量限制方面的要求，安森美半導體提供三種工作模式的PFC方案選擇：連續導電模式(CCM)，如NCP1654;臨界導電模式(CrM)，如NCP1608;頻率鉗位臨界導電模式(FCCrM)，如NCP1605。
圖1：安森美半導體提供三種模式的功率因數校正(PFC)方案
其中，NCP1654的主要特性包括：采用平均電流控制模式;快速瞬態(tài)響應;采用SO-8封裝，只需極少的外部元器件;低起動(dòng)電流(<75 uA);±1.5 A推拉輸出電路門(mén)驅動(dòng);具備突波電流檢測、過(guò)壓保護、欠壓保護、開(kāi)環(huán)保護，以及精確的過(guò)流、過(guò)功率限制功能，為電路提供強固的保護功能。
主功率段選型：半橋LLC提供高性?xún)r(jià)比、高能效及易處理EMI的選擇
主功率段電源設計往往有多種拓撲可以選擇，常見(jiàn)的諸如反激、正激、有源箝位正激、半橋LLC(雙電感和單電容)等。隨著(zhù)功率及功率密度的提升，半橋LLC拓撲為L(cháng)ED路燈主功率段驅動(dòng)電源設計提供了高性?xún)r(jià)比、高能效、容易處理電磁干擾(EMI)的方案。相比于其他拓撲結構，LLC支持在相對較寬的輸入電壓和輸出負載范圍下工作;元器件數量有限：諧振儲能元件能部分或全部集成在主變壓器中;初級開(kāi)關(guān)管在所有負載條件下零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS);次級整流器在所有負載條件下零電流開(kāi)關(guān)(ZCS);具有應用簡(jiǎn)單的同步整流功能。
圖2：隨著(zhù)功率及功率密度的提升，半橋LLC拓撲成為L(cháng)ED路燈驅動(dòng)理想選擇
安森美半導體的NCP1397為采用LLC拓撲結構的主電源段提供了高性?xún)r(jià)比及可靠方案，為客戶(hù)在尺寸限制、待機要求及成本等設計考量上提供了理想選擇，主要特性包括：50 kHz至500 kHz的高頻工作;600 V高壓浮動(dòng)驅動(dòng)器;可調節最小開(kāi)關(guān)頻率(3%精度);100 ns至2 us的可調節死區時(shí)間;藉外部可調節軟啟動(dòng)提供的啟動(dòng)序列;輸入欠壓保護結合閂鎖輸入;基于定時(shí)器的自動(dòng)恢復及立即閂鎖過(guò)流保護;可藉導通/關(guān)閉控制來(lái)關(guān)閉輸入(跳周期模式);300 uA低待機電流;1A/0.5 A峰值電流汲/源極驅動(dòng)能力;共用集極或射極光耦合器連接。
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恒壓恒流控制方案
精準的恒壓恒流控制能夠保證LED顆粒之間發(fā)光均一，從而更好地保證LED路燈壽命。安森美半導體提供的NCP4328內含兩個(gè)OTA，能實(shí)現二次側精準的恒壓恒流控制。
安森美半導體150 W高能效、無(wú)頻閃LED路燈驅動(dòng)電源方案參考設計
安森美半導體提供150 W功率的LED路燈驅動(dòng)電源方案參考設計。這參考設計采用了NCP1654(PFC)+NCP1397(LLC)+ NCP4328(恒壓恒流控制)+ NCP1070(待機控制)的器件組合，接受90至265 Vac寬電壓輸入，提供40 V/3.45 A輸出，能滿(mǎn)足功率因數大于0.95，總諧波含量小于15%的要求，滿(mǎn)載平均效率大于90%，典型電流精度達到了1%以?xún)?。這參考設計支持快速啟動(dòng)，典型啟動(dòng)時(shí)間小于500 ms，還提供低輸出電流紋波，無(wú)頻閃。
圖3：安森美半導體150 W路燈參考設計的能效及穩流精度
圖4：安森美半導體150 W路燈參考設計的功率因數及THD符合設計目標
