LED照明驅(qū)動技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展(下)

接上篇
非隔離開關(guān)恒流驅(qū)動芯片的設(shè)計技術(shù)一直在不斷創(chuàng)新 和改良之中，一種芯片推出之后，馬上就針對存在的不足之 處進行改進，或增加新的功能，保持引腳不改變而推出下一 代的升級芯片，其價格不升反降，不但增強老客戶凝聚力， 還能吸引新客戶。如圖3所示升級后的芯片應(yīng)用方案可取消 原芯片應(yīng)用方案的加粗部分，有效節(jié)省應(yīng)用成本。

3 隔離開關(guān)恒流驅(qū)動芯片占市三分
隔離開關(guān)恒流驅(qū)動芯片還占有總體市場的三分之一。 不少LED光源和燈具還在使用散熱性能良好的鋁合金散熱 器，這就必須選用隔離的開關(guān)恒流驅(qū)動電源。
近年來，隔離開關(guān)恒流驅(qū)動電源芯片技術(shù)在不斷發(fā)展 之中，從BP的隔離開關(guān)恒流驅(qū)動電源芯片發(fā)展歷程來看， 功率因數(shù)P F C > 0 . 5 的芯片， 經(jīng)歷了B P 3 1 0 2 ， 到B P 3 1 2 2 、 BP3132， 直到今天應(yīng)用簡潔廉價版的BP9112； 功率因數(shù) PFC>0.9的芯片，經(jīng)歷了BP3309，到BP3318、BP3319。BP的 隔離開關(guān)恒流驅(qū)動芯片發(fā)展路徑如圖4。
隔離開關(guān)恒流驅(qū)動芯片的技術(shù)改進是從升級后的芯片

圖5  隔離的開關(guān)恒流驅(qū)動芯片的技術(shù)革新    

圖6  廉價開關(guān)恒流驅(qū)動芯片
應(yīng)用電路可去掉變壓器一個輔助繞組，及其附屬電路上的二
極管、電阻開始的，如圖5所示。隔離開關(guān)恒流驅(qū)動芯片技 術(shù)最初的革新，即原邊反饋、去掉輔助繞組技術(shù)，為其應(yīng)用 電路有效節(jié)省成本。隨后，又改變芯片對變壓器要求的兼容 度，改變芯片內(nèi)部算法設(shè)計，使其對變壓器的部分電參數(shù)不 敏感，只關(guān)注匝數(shù)比，從而有效降低變壓器制造成本。啟用 芯片內(nèi)快速啟動設(shè)計技術(shù)，以滿足應(yīng)用電路設(shè)計開燈即亮的 要求。芯片設(shè)計技術(shù)的不斷創(chuàng)新，使新一代的芯片功能不斷 增加，制造成本不斷下降。創(chuàng)新一代的芯片更具市場競爭 力。


4 廉價開關(guān)恒流驅(qū)動芯片涌現(xiàn)
一種應(yīng)用技術(shù)簡單可靠，應(yīng)用成本低廉，性能高度集 成，只有三個腳采用SOT89-3或TO92封裝的隔離和非隔離應(yīng) 用的廉價開關(guān)恒流驅(qū)動芯片今年大批涌現(xiàn)?？赡軙o競爭已 經(jīng)十分激烈的廉價室內(nèi)LED照明驅(qū)動電源市場帶來烈火。它 有隔離和非隔離的幾款典型產(chǎn)品。
KP1032TP是一個高度集成非隔離的Buck-Boost開關(guān)恒流
(CC)控制LED照明電源驅(qū)動芯片，適合LED照明非隔離電路

圖7三段高壓線性恒流驅(qū)動芯片應(yīng)用圖    

圖8采用高壓線性恒流驅(qū)動芯片的光電引擎
的應(yīng)用。KP1032TP內(nèi)部集成  650 V的MOSFET管；集成了高 壓快速啟動/ IC自供電電路和一種新型變壓器消磁電路；集 成欠壓鎖定(UVLO)、逐周期限流(OCP)、過溫保護(OTP)； LED開路/短路的保護；Buck-Boost拓?fù)渲С指咻敵鲭妷海?恒流精度±4%；非常小的VDD工作電流；內(nèi)置AC線性恒流 (CC)補償。
KP1031是一個高度集成隔離的PSR開關(guān)恒流(CC)控制 LED照明電源驅(qū)動芯片，內(nèi)置650 V的MOSFET管、集成高壓 快速啟動/ IC自供電電路和一種新型變壓器消磁電路，消除 了變壓器輔助繞組。在CC模式，集成電路使用PFM控制CC 補償。通用的必備功能與KP1032雷同。
廉價開關(guān)恒流驅(qū)動芯片(圖6)的涌現(xiàn)可使平價LED光源 和燈具的電源生產(chǎn)成本降至RMB一元或一元以下。廉價開 關(guān)恒流驅(qū)動電源的周邊元器件少于10個，生產(chǎn)成本甚至比傳 統(tǒng)的阻容降壓電源還低，有利于全面淘汰不安全也不恒流的 阻容降壓電源。


5 線性恒流驅(qū)動技術(shù)日趨完善
LED照明燈具的驅(qū)動電源追求高PF(Power Factor功率因 數(shù))和低THD(Total Harmonic Distortion，總諧波失真)，既是 客戶的希望也是電力系統(tǒng)的要求。能源之星和國際電信委 員會(ICE)規(guī)范要求LED驅(qū)動芯片必須具備高功率因素校正 (PFC)功能，以確保LED燈具的轉(zhuǎn)換效率和燈具壽命。
LED光源和燈具的電源引入高壓線性恒流驅(qū)動新一代 電源技術(shù)，無電源的開關(guān)變換頻率，就無本身的開關(guān)頻率殘 余，紋波也將大大降低；應(yīng)用電路無變壓器等磁性器件和電 解電容器，線性電源的PF因此提高，THD因此下降。
高 壓 線 性 恒 流 驅(qū) 動 芯 片 大 多 數(shù) 采 用 分 段 點 亮 的 技 術(shù)來驅(qū)動HVLED發(fā)光。目前分段的方法有1段、3段、4段、
6段等數(shù)種， 分段越多， 電源工作效率越高， 但是連接到 H V L E D 的 控 制 線 也 越 多 ， 如 分 成 N 段 ， 控 制 線 數(shù) 量 則 為 N+1，分段過多時電源效率提高并不明顯，但應(yīng)用線路略顯 復(fù)雜，這是LED燈具設(shè)計師所不希望的。比較適合光電一體 化模塊應(yīng)用的是1段、3段、4段的分段驅(qū)動。1段驅(qū)動內(nèi)置一 個MOS，雖然電源效率較差，但能滿足蠟燭等特小空間的 需要；3段和4段驅(qū)動內(nèi)置3-4個MOS是目前優(yōu)選的恒流驅(qū)動 方法，兼顧電源效率、PF和THD，應(yīng)用方案比較簡潔，應(yīng) 用成本較低。內(nèi)置MOS的線性恒流驅(qū)動芯片特別適合于一 體化光電模塊的應(yīng)用，其應(yīng)用電路零件少，有利于HVLED 的配光分布設(shè)計。如三段高壓線性恒流驅(qū)動電路十分簡潔， 周邊元器件很少，因此可以將驅(qū)動電源與HVLEDs光源設(shè)計 在同一塊鋁基板或陶瓷基板上。圖7為三段高壓線性恒流驅(qū) 動芯片應(yīng)用圖。
高壓線性恒流驅(qū)動電源目前的輸入電壓范圍較窄，只 適合定壓輸入，它的脈動直流輸出有寄生的工頻及其倍頻 的殘余，導(dǎo)致其制成LED照明燈后有些許頻閃。這些問題造 成業(yè)內(nèi)對光引擎使用環(huán)境受限較多、應(yīng)用范圍窄的誤解。高 壓線性恒流驅(qū)動電源芯片是一種定電壓輸入的驅(qū)動電源芯 片，從最初對輸入電源的±10%的寬容度到現(xiàn)在的±20%， 即AC220V的可從AC180V-260V，基本滿足不少使用地區(qū)電 網(wǎng)波動的要求；而面對頻閃問題，我們需要制定LED照明燈 的頻閃評估共識，比如日光燈、筒燈使用時離開受眾均在
50cm以上，那么在50cm以外沒有頻閃就可被認(rèn)定為合格產(chǎn) 品。縱然如此，光電引擎都還需要在電源芯片設(shè)計上作進一 步改進和技術(shù)提升。
高壓線性驅(qū)動芯片經(jīng)過幾代的改進設(shè)計，現(xiàn)在已經(jīng)從當(dāng)初的模擬電路芯片走向
數(shù)?；旌想娐沸酒?，并向數(shù)字電路芯片發(fā)展，因此高壓線性驅(qū)動芯片的性能日趨完善，更加穩(wěn)定；數(shù) ?；旌系母唠A分段線性恒流驅(qū)動芯片已經(jīng)量產(chǎn)。
高PF和低THD高壓線性恒流驅(qū)動芯片因其應(yīng)用電路簡 潔高效和應(yīng)用成本低廉，將會成為室內(nèi)平價LED光源和燈具 驅(qū)動電源首選之一。
高壓線性恒流驅(qū)動芯片特別適合于工業(yè)自動化生產(chǎn)LED 光電合一的模塊即“光電引擎”，大大提高生產(chǎn)效率，并有 效地節(jié)省人工?？梢詾樾乱淮鶯ED光源和燈具節(jié)省獨立電源 的空間和有效降低制造成本。圖8 為采用高壓線性恒流驅(qū)動 芯片的光電引擎。
另一方面，由于高導(dǎo)熱塑料散熱器、塑包鋁散熱器技 術(shù)日趨完善，性價比更好，鋁塑散熱器的成本比全金屬散熱器更低，絕緣性能更好，所以用光電引擎和塑包鋁散熱器組
成的光源和燈具更加安全可靠。

6 小結(jié)
LED照明驅(qū)動技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展依賴于LED照明驅(qū)動電源 芯片的技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。LED照明驅(qū)動電源芯片設(shè)計技術(shù)正在 日新月異地快速發(fā)展，芯片系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)不 斷創(chuàng)新，芯片內(nèi)部算法技術(shù)的創(chuàng)新，芯片設(shè)計除去無用冗 余、精算芯片面積將有效控制芯片成本。隔離和非隔離開關(guān) 恒流驅(qū)動芯片設(shè)計由繁而簡，今天廉價開關(guān)恒流芯片的涌 現(xiàn)，更顯LED照明驅(qū)動芯片技術(shù)創(chuàng)新的重要！高壓線性恒流 驅(qū)動芯片的興起，更彰顯可以創(chuàng)新更多LED照明驅(qū)動電源芯 片的設(shè)計方法!因此，LED照明驅(qū)動技術(shù)必然會因此百花齊
放，更加繁榮！