LED電源解決方案:控制正向電流

前言

　　LED廠商建議通過控制正向電流使發(fā)光二極管保持額定的光通量和特定的色溫。鑒于LED的亮度與正向電流值成正比，這個控制方法是最佳的LED電源解決方案。

　　此外，LED的正向電壓與輸出功率受到結(jié)溫的嚴格限制，特別是大功率LED更是如此;結(jié)溫是眾所周知的影響質(zhì)量和使用壽命的關(guān)鍵參數(shù)。

　　準(zhǔn)確地說，隨著結(jié)溫升高，正向電壓與輸出功率會逐漸降低，熱漂移會導(dǎo)致臨界電流升高。

　　為了通過降低正向電壓解決熱漂移問題，提高系統(tǒng)總體能效，通過PWM和/或模擬調(diào)光技術(shù)控制亮度，獲得防失效管理和過熱控制功能，照明系統(tǒng)對具有特定控制功能的LED驅(qū)動器的需求不斷提高。如果給建筑照明和街道照明等應(yīng)用增加價值，還需要在LED驅(qū)動器內(nèi)增加遙控功能。

　　因為大功率因數(shù)交流-直流變流器能夠把電網(wǎng)交流電壓轉(zhuǎn)換成更高的輸入直流電壓，所以普通照明LED驅(qū)動器通常采用標(biāo)準(zhǔn)降壓拓撲，這種驅(qū)動器基于集成一個功率開關(guān)的模擬單片解決方案，最大輸出電流達到350mA。

　　如果電壓高于50/60V，因為芯片技術(shù)限制，單片解決方案將無法勝任。

　　很多照明平臺需要那些使用多個驅(qū)動器的多路輸出系統(tǒng)，而這將會增加系統(tǒng)架構(gòu)和版圖設(shè)計的復(fù)雜性，結(jié)果導(dǎo)致設(shè)計成本增加。

　　標(biāo)準(zhǔn)解決方案的主要應(yīng)用限制與基于并聯(lián)電阻器和內(nèi)部比較器的電流檢測方法有關(guān)。比較器把從靈敏電阻器回饋的電流與內(nèi)部參考電流值進行比較，然后產(chǎn)生一個用于控制柵極驅(qū)動電路的輸出信號。

　　這個常用的模擬控制方法實現(xiàn)了對峰流的控制，因為LED光色漂移在很多要求嚴格的照明應(yīng)用領(lǐng)域是不準(zhǔn)許的，所以這種方法并不是高品質(zhì)照明的最佳解決方案。

　　創(chuàng)新的LED驅(qū)動器

　　意法半導(dǎo)體提出一個能夠滿足照明要求的高成本效益的街道照明平臺解決方案。該方案具有優(yōu)異的性能、超高能效(全負荷時總體能效大于91%)、完整的防失效管理(過流保護、過壓保護和短路保護)功能。

　　該平臺由兩大部分組成：電源部分與電流控制器。其中，電流控制器是一個數(shù)字電流控制器。

　　電源電路的最大輸出功率達到130W (48V，2.7A)，該電路由兩級電路組成：基于L6562AT的前端功率因數(shù)校正器(PFC)和基于L6599AT的LLC諧振轉(zhuǎn)換器。這個設(shè)計的特點如下：

　　●擴展的歐洲輸入交流電壓范圍 (177 ÷ 277 VAC – 頻率 45 ÷ 55 Hz)

　　●超高能效(全負載是93.85%)免除了對散熱器的需求

　　●無電解電容器，長久可靠

　　●符合EN61000-3-2 Class-C (交流諧波)、EN55022-Class-B(EMI)和EN60950的雙絕緣 (SELV)標(biāo)準(zhǔn)

　　電流控制器的核心是采用一個以地線為參考的電流檢測方法，這個算法是由一個通用微控制器實現(xiàn)的，能夠調(diào)整反向降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電流。該解決方案無需差分放大器或誤差放大器，更不需要網(wǎng)絡(luò)濾波器以及其它的外部無源器件。

　　該反向降壓拓撲的模式為連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)，選擇CCM模式的原因是反向降壓拓撲的功率開關(guān)與地線相連，而不是像標(biāo)準(zhǔn)降壓拓撲那樣連接上橋臂開關(guān)。因此，在這個解決方案中，可直接使用微控制器驅(qū)動一個邏輯電平(5V)或超邏輯電平(3.3V)功率開關(guān)，無需任何柵極驅(qū)動級，這使總體解決方案變得簡單且成本低廉。圖1所示是完整的照明解決方案。

　　圖1:LED街道照明解決方案

　　靈活性是這個解決方案的研發(fā)目的，從低功率、低壓到大功率、高壓，該解決方案可單獨驅(qū)動最多16個輸出通道。意法半導(dǎo)體擁有街道照明專用產(chǎn)品組合，因此，該解決方案讓設(shè)計人員只使用一個拓撲就能覆蓋各種不同的LED驅(qū)動系統(tǒng)。