符合“能源之星”固態(tài)照明標準的離線型LED驅(qū)動器GreenPoint®參考設(shè)計

7)變壓器
本LED驅(qū)動器要求的最低輸入電壓為90 Vac，相應的峰值為126 Vac，在輸出功率Po=8 W、效率(η)=0.75及Vin=126 V的條件下，計算出的峰值電流Ipk=0.339 A。再使用100 kHz的開關(guān)頻率(fSW)值，計算出初級電感(Ip)=1858 ?H。

這個功率等級適合選擇窗口面積(Ac)為0.2 cm2的E16磁芯。最大磁通密度設(shè)定為3 kG，可以計算出的初級匝數(shù)為105匝(T)。輸出電壓限制為22 V，用于開路負載事件下的保護。為了提供一些輸出電壓余量及降低占空比，輸出電壓值增加50%，達到33 V。次級最小匝數(shù)(Ns)將是約20匝。

NCP1014需要最低8.1 V的電壓，使轉(zhuǎn)換器工作時DSS功能免于激活。最低LED電壓設(shè)計為12.5 V，初級偏置繞組匝數(shù)(Nb)約為13匝。

8)開路保護
齊納二極管提供開路負載保護。開路電壓由二極管D8電壓、電阻R4壓降及光耦合器LED電壓之和確定。所選擇的齊納二極管D8的額定電壓為18 V。

9)泄漏電阻器及濾波器
電阻R10及電容C10提供小型的放電通道，并過濾輸出噪聲。

10)模擬調(diào)光
本參考設(shè)計包含一個可選的控制部分，以實現(xiàn)模擬電流調(diào)節(jié)的調(diào)光。出于這個目的，可以增加電阻R12、R14、R15、二極管D9、晶體管Q2等元器件從及至電位計R13的連接。本設(shè)計所選擇的電阻R12的阻值為1 kΩ，調(diào)光電位計R13為10 kΩ，R14為820 Ω，R15為1 kΩ。

11)電容壽命
LED照明的其中一項考慮因素是驅(qū)動器與LED應當具有相當?shù)墓ぷ鲏勖ｋm然影響電源可靠性的因素眾多，但電解電容對任何電子電路的整體可靠性至關(guān)重要。有必要分析本應用中的電容，并選擇恰當電解電容，從而提供較長的工作壽命。電解電容的可用壽命在很大程度上受環(huán)境溫度及內(nèi)部溫升影響。本參考設(shè)計選擇的電容是松下的ECA-1EM102，額定值為1000 ?F、25 V、850 mA、2,000小時及85℃。在假定50℃環(huán)境溫度條件下，這電容的可用壽命超過12萬小時。

測試結(jié)果
相關(guān)測試數(shù)據(jù)是NCP1014LEDGTGEVB評估板在負載為4顆LED、工作電流約為630 mA條件下測得的，除非另行有說明。圖3及圖4是不同條件下的能效測量數(shù)據(jù)。圖5顯示的是不同線路電壓條件下的功率因數(shù)。需要指出的是，輸入電壓在90 Vac至135 Vac范圍內(nèi)時，功率因數(shù)高于0.8，遠高于“能源之星”的LED住宅照明應用功率因數(shù)要求。
圖3：Vin=115 Vac、不同輸出負載時的能效 圖4：Pout=8.5 W、不同線路電壓時的能效

圖5：不同線路電壓時的功率因數(shù)。

總結(jié)：
“能源之星”標準為固態(tài)照明提供了量化要求，使LED驅(qū)動器面臨一些新的要求，如功率因數(shù)校正。這就要求新穎的解決方案來滿足這些要求，同時還不會增加電路復雜性及成本。本文結(jié)合優(yōu)化的NCP1014LEDGTGEVB評估板，介紹了安森美半導體的離線型8 W LED驅(qū)動器參考設(shè)計的設(shè)計背景、解決方案及設(shè)計過程，并分享了相關(guān)能效及功率因數(shù)測試結(jié)果，顯示這參考設(shè)計提供較高的能效，符合“能源之星”固態(tài)照明標準的功率因數(shù)要求，非常適合這類低功率LED照明應用。