LED照明和關(guān)鍵電源應(yīng)用解決方案研究

　　而在筆記本電腦等產(chǎn)品中廣泛使用的適配器/外部電源方面，“能源之星”的2.0版規(guī)范已于2008年11月1日開始生效。以“能源之星”的2.0版外部電源規(guī)范為例，這規(guī)范要求輸出功率大于49W的外部電源（典型產(chǎn)品如筆記本適配器）的工作能效從1.1版的84%提升至87%,待機(jī)（空載）能耗從不超過750 mW降低到不超過500mW,而功率因數(shù)（PF）也要求不低于0.9.歐盟EuP生態(tài)設(shè)計(jì)指令2005/32/EC規(guī)范No278/2009的第一階段和第二階段要求分別將自2010年4月及2011年4月開始生效，其中第一階段的要求是輸出功率大于51W的外部電源工作能效不低于85%,空載能耗不超過500 mW,第二階段的空載能耗要求不變，但能效要求提開至87%.

　　除了這些應(yīng)用，LED照明或稱固態(tài)照明（SSL）如今也是炙手可熱的應(yīng)用，1.0版的“能源之星”SSL規(guī)范已自2008年10月1日生效，要求關(guān)態(tài)（off-state）能耗為零，最低能效要求根據(jù)應(yīng)用的不同（如聚光燈、戶外燈等）而不同，功率因數(shù)要求方面，商業(yè)應(yīng)用是不低于0.9,住宅應(yīng)用是不低于0.7.

　　電源及LED照明應(yīng)用設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

　　這些關(guān)鍵電源及LED照明應(yīng)用為設(shè)計(jì)工程師帶來了挑戰(zhàn)，既需要增加能效密度，又要改善功率因數(shù)，并提高產(chǎn)品的可靠性。

　　具體而言，由于總能效要求及散熱限制，設(shè)計(jì)工程師必須致力提升能效，即便是在低功率應(yīng)用（或輕載）時(shí)也是如此。此外，并不是只有在較高功率電平時(shí)才要求功率因數(shù)校正（PFC），相對較低的功率時(shí)也可能要求PFC.此外，這些應(yīng)用中常常會(huì)面臨空間受限的問題，特別是在以LED照明替代傳統(tǒng)燈泡的應(yīng)用中?？傮w可靠性也非常重要。輸入電源范圍也要更寬，支持277Vac電壓。此外，還面臨一些特定照明要求，如三端雙向可控硅開關(guān)元件（TRIAC）調(diào)光等。

　　應(yīng)對策略

　　要應(yīng)對這些關(guān)鍵電源及LED照明應(yīng)用的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，需要采用更新的技術(shù)或優(yōu)化的電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及方案。

　　以平板電視應(yīng)用為例，為將能效提至最高，可將傳統(tǒng)采用的冷陰極熒光燈（CCFL）背光替換為新興的LED背光，如直下式背光或側(cè)光式背光，不僅有助于纖薄型電視設(shè)計(jì)，還幫助降低能耗，提升能效。如果維持采用目前性忦比仍然更高的CCFL背光，也可以采取不同的有效措施，如在提供同等光輸出的條件下減少燈數(shù)量及降低能耗，或采用新穎的逆變器驅(qū)動(dòng)器方案，如液晶電視集成電源（LIPS），減少一個(gè)電源轉(zhuǎn)換段，提升能效并降低成本。

　　安森美半導(dǎo)體以領(lǐng)先產(chǎn)品及方案來支持高能效趨勢

　　安森美半導(dǎo)體身為首要的高性能、高能效硅方案供應(yīng)商，提供電源管理及LED照明方案來節(jié)能，幫助客戶滿足并超越世界各地的電源規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)（工作能效、待機(jī)能耗、低靜態(tài)電流及功率因數(shù)校正等），成本平價(jià)或比傳統(tǒng)方案更低。

　　需要強(qiáng)調(diào)的是，安森美半導(dǎo)體采用整體途徑來實(shí)現(xiàn)高能效，包括：

　　1）降低待機(jī)（空載）能耗。包括使用準(zhǔn)諧振（谷底開關(guān)）、在2段式轉(zhuǎn)換器關(guān)閉PFC段等更好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及采用頻率反走、跳周期、軟跳周期和高壓自舉（bootstrap）電路等新技術(shù)。

　　2）提升電源工作能效。包括使用更好的器件，如場效應(yīng)晶體管（FET）和二極管，以及使用更好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如頻率反走、同步整流，及準(zhǔn)諧振、完全諧振、有源鉗位（反激或正激）等軟開關(guān)技術(shù)。

　　3）功率因數(shù)校正（或減少諧波）。包括將PFC與主轉(zhuǎn)換器結(jié)合，以及優(yōu)化指定應(yīng)用和電平的PFC控制模式，如非連續(xù)導(dǎo)電模式（DCM）、臨界導(dǎo)電模式（CrM）或連續(xù)導(dǎo)電模式（CCM）。

　　安森美半導(dǎo)體針對這些關(guān)鍵的電源及LED照明應(yīng)用提供眾多的領(lǐng)先產(chǎn)品，如PFC控制器、交流-直流（AC-DC）控制器、高壓MOSFET、LED驅(qū)動(dòng)器、整流器、次級同步整流控制器、直流-直流（DC-DC）開關(guān)穩(wěn)壓器及低壓降（LDO）穩(wěn)壓器，并基于這些領(lǐng)先產(chǎn)品提供高能效的GreenPoint?參考設(shè)計(jì)，用于ATX電源、筆記本及打印機(jī)電源適配器、電視、固態(tài)照明及其它應(yīng)用。

　　例如，安森美半導(dǎo)體用于臺式機(jī)ATX電源的255 WGreenPoint?電源參考設(shè)計(jì)在100、115、230及240Vac輸入電壓條件及25%、50%及100%額定輸出功率等條件下的能效高于85%,符合80PLUS銀級能效規(guī)范及“能源之星”5.0版臺式機(jī)電源規(guī)范，并符合IEC61000-3-2功率因數(shù)要求，功率因數(shù)在多種輸入電壓條件下高于0.95.值得一提的是，這些數(shù)據(jù)均是在41長的線纜末端獲得，經(jīng)過了完全測試，強(qiáng)固且性價(jià)比高，屬于可投產(chǎn)型設(shè)計(jì)，參見圖1.

　　又如，在通用LED照明應(yīng)用方面，安森美半導(dǎo)體對一款從零售商店購得的鹵素?zé)襞_燈，采用LED模塊進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。原35 W鹵素?zé)粼?20Vac時(shí)的輸入功率為41.7 W,亮度為744流明，而基于安森美半導(dǎo)體NCP1014構(gòu)建的LED模塊的LED臺燈在120Vac條件下的輸入功率僅為10.9W,即能耗僅相當(dāng)于傳統(tǒng)鹵素?zé)舻?/4,但光輸出卻高于鹵素?zé)?，達(dá)到795流明。這采用LED模塊的新臺燈設(shè)計(jì)既減小產(chǎn)品體積，又極佳地實(shí)現(xiàn)節(jié)能。這LED模塊的電路圖參見圖2.

圖2:采用基于NCP1014的LED模塊重新設(shè)計(jì)的臺燈的電路圖

　　安森美半導(dǎo)體旨在成為高質(zhì)量、高性價(jià)比、高性能電源管理方案的首選供應(yīng)商，除了推出關(guān)鍵的控制、驅(qū)動(dòng)及電源轉(zhuǎn)換IC,還配合推出高壓MOSFET及整流器產(chǎn)品，并提供豐富的整流器封裝系統(tǒng)，包括新的SO-8FL整流器封裝，其熱性能幾乎與DPAK小巧封裝一樣好。

　　總結(jié)：

　　計(jì)算機(jī)、平板電視、適配器等關(guān)鍵電源應(yīng)用及LED照明應(yīng)用面臨更高能效要求，并為設(shè)計(jì)人員帶來挑戰(zhàn)。安森美半導(dǎo)體現(xiàn)有構(gòu)建高能效電源及LED照明應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)及產(chǎn)品，且是完整解決方案供應(yīng)商，提供高性能、低系統(tǒng)總成本的差異化GreenPoint?參考設(shè)計(jì)，既提升工作能效，又降低待機(jī)能耗，同時(shí)還提供高功率因數(shù)，以整體途徑幫助客戶符合或超越世界各地的高能效規(guī)范要求。