NIKO可調(diào)光PFC LED驅(qū)動(dòng)器專為LED燈泡及燈管設(shè)計(jì)

在LED照明應(yīng)用中采用交流-直流（AC-DC）電源供電的LED驅(qū)動(dòng)電路中，常見隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與非隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)各有其特點(diǎn)。相比較而言，非隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)勢包括磁性元件尺寸更小、能效更高、元件數(shù)量更少、總物料單成本更低，以及能以機(jī)械設(shè)計(jì)滿足安規(guī)等，特別適用于內(nèi)含驅(qū)動(dòng)器的LED燈泡及燈管應(yīng)用，已成為此類LED照明趨勢而大量被采用。而隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)則因安規(guī)需求較適用于驅(qū)動(dòng)器與的LED燈泡及燈管分開結(jié)構(gòu)之照明應(yīng)用。

NIKO-SEM提供之LED驅(qū)動(dòng)器非隔離LED驅(qū)動(dòng)器系列，採峰值電流採樣加平均電流採樣雙回授控制，因此能改善高功因應(yīng)用中單一平均電流回授控制中不可調(diào)光之缺失，同時(shí)快速回授特性可避免輸入電壓變換控制延遲造成LED過流毀損現(xiàn)象，可適用于多種非隔離LED驅(qū)動(dòng)高功因與傳統(tǒng)非高功因應(yīng)用方案。

在傳統(tǒng)純電阻峰值電流採樣做法時(shí)電感電流全部流經(jīng)採樣電阻，因?yàn)閽駱与娮枭系姆逯惦妷好宽數(shù)絻?nèi)部參考電壓時(shí)皆會(huì)立即關(guān)閉功率電晶體，因此每個(gè)開關(guān)週期電感電流峰值都會(huì)相同，無法隨輸入電壓正弦波振幅大小變化，功因也就無法有效提昇.NIKO-SEM在非隔離高功因降壓驅(qū)動(dòng)應(yīng)用采用電阻并聯(lián)電容的獨(dú)特峰值電流採樣方式，使流經(jīng)電感上的電流能有效隨輸入電壓正弦波振幅大小變化，進(jìn)而達(dá)成高功因的目的。

其原理為：

電容電荷公式中，Q=CV = IT ，其中并聯(lián)電容之Q（電荷）值、C（電容量）值以及V（採樣電壓）值皆為定值，電容電流I會(huì)隨導(dǎo)通時(shí)間T的變動(dòng)而變化，由于輸入電壓正弦波振幅越大時(shí)流經(jīng)電感的電流斜率會(huì)變大，會(huì)較短導(dǎo)通時(shí)間頂?shù)絻?nèi)部參考電壓，所以輸入電壓正弦波振幅越大時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間變越短，而電容電流I會(huì)越大，同時(shí)電感電流亦越大，因此具有良好高功因的表現(xiàn)，調(diào)整采樣電阻阻值則可隨意改變LED負(fù)載電流大小。

此外NIKO-SEM之LED驅(qū)動(dòng)器提供一COMP腳專門做輸入電壓以及輸出負(fù)載變化補(bǔ)償用，使LED電流變化率得以控制在5%水準(zhǔn)。以下圖1為NIKO-SEM提供之典型全電壓非隔離高功因BUCK架構(gòu)LED驅(qū)動(dòng)電路。在圖1中，電阻R3、電容C4為峰值電流採樣元件，串聯(lián)于飛輪二極體D1的電阻R4為平均電流採樣元件，作為當(dāng)功率電晶體關(guān)閉時(shí)LED負(fù)載電流的採樣工作，電阻R4的每個(gè)工作週期電壓經(jīng)過電阻R5、電容C5積分成一平坦直流電壓值，當(dāng)LED負(fù)載電流越大則電阻R5、電容C5積分的電壓值越高，同時(shí)，輸入電壓越高時(shí)電阻R5、電容C5積分的電壓值亦越高，藉此可補(bǔ)償輸入電壓以及輸出負(fù)載變化。此電壓值于功率電晶體再度導(dǎo)通時(shí)疊加峰值電流採樣電壓，產(chǎn)生峰值電流採樣加平均電流採樣雙回授控制，共同疊加的訊號(hào)VLD以及峰值電流採樣電壓VCS如圖2所示。雙回授控制應(yīng)用時(shí)優(yōu)先設(shè)定平均電流採樣電阻R4阻值，公式為R4 = ILED / 0.25，然后再設(shè)定峰值電流採樣電阻R3阻值，公式為R3 = R4 / K，K=3.75。

圖1典型全電壓非隔離高功因之BUCK架構(gòu)LED驅(qū)動(dòng)電路

NIKO-SEM提供之LED驅(qū)動(dòng)器系列恆流控制採用固定關(guān)斷時(shí)間控制模式，因此在高功因應(yīng)用可工作在CCM或DCM模式。在BUCK應(yīng)用中操作在CCM模式比起CRM模式有峰值電流較小以及高低輸入電壓下頻率變化較小的優(yōu)點(diǎn)，使得在高輸入電壓時(shí)導(dǎo)通損失以及交換損失較小，因此效率較高。此外操作在CCM模式需要考慮的是高輸入電壓時(shí)產(chǎn)生之二極體逆向回復(fù)電流IRR流經(jīng)功率電晶體與飛輪二極體之間的導(dǎo)通損失，所以在電感感量設(shè)計(jì)時(shí)要考量最高電感電流之波谷電流量要小于0.1A以下，以避免產(chǎn)生逆向回復(fù)電流IRR損失影響整體效率，同時(shí)讓功率電晶體以及飛輪二極體產(chǎn)生溫度較高現(xiàn)象。

NIKO-SEM提供之LED驅(qū)動(dòng)器系列在驅(qū)動(dòng)功率電晶體方面採用的是源極驅(qū)動(dòng)方式，搭配專利之IC電源以交換工作模式，能有效降低IC電源供電損失以及不需要額外輔助繞組及供電元件即可供應(yīng)IC電源正常工作，因此儲(chǔ)能電感可採用價(jià)格低的工形電感即可。在保護(hù)功能方面，NIKO-SEM提供之LED驅(qū)動(dòng)器有過溫保護(hù)、燈管短路保護(hù)以及燈管開路保護(hù)。燈管開路保護(hù)利用積納二極體設(shè)定保護(hù)電壓直接偵測LED輸出端電壓，開路動(dòng)作電壓可設(shè)計(jì)接近于正常點(diǎn)亮之LED端電壓，因此LED輸出端之并聯(lián)濾波電容不用採用較高額定電壓，可降低電容成本與體積。

NIKO-SEM提供之LED驅(qū)動(dòng)器系列在調(diào)光方面，包含有線性調(diào)光、脈波調(diào)光以及叁端雙向可控硅開關(guān)元件（TRIAC）調(diào)光，以下圖3所示，為NIKO-SEM提供之全電壓TRAIC調(diào)光非隔離高功因BUCK架構(gòu)LED驅(qū)動(dòng)電路方案。

圖3全電壓TRAIC調(diào)光非隔離高功因之BUCK架構(gòu)LED驅(qū)動(dòng)電路

NIKO-SEM提供之LED驅(qū)動(dòng)器系列可支援多種應(yīng)用方案提供非常高的能效，而且電路簡捷，適合不同的中低功率LED一般照明應(yīng)用。NIKO-SEM LED驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)品系列有N3201M採SOT26封裝，N3201V採SOP8封裝。內(nèi)含高壓MOSFET則有N3101V、N3102V分別內(nèi)置1A及2A高壓MOSFET，採SOP8封裝適用于8W以下LED燈泡應(yīng)用。此外NIKO-SEM提供之LED驅(qū)動(dòng)器系列除BUCK應(yīng)用外尚可應(yīng)用在其它非隔離之BOOST以及BUCK-BOOST拓樸，在隔離型拓?fù)鋭t可應(yīng)用在次級(jí)回授穩(wěn)流（SSR）應(yīng)用。
圖2高功因之BUCK架構(gòu)LED驅(qū)動(dòng)電路電壓電流波形