中心議題：
我愛方案網訊：LED越來越多地開始被用于大功率區域照明，如高頂燈、停車庫照明、洗墻燈、街燈、隧道照明等。隨著LED照明技術的不斷演進，應用于大功率LED區域照明應用的驅動方案需要不斷更新、改進，使LED控制達到新高度，實現智能控制，增強節能和延長LED工作壽命。本期大講臺將在介紹LED區域照明應用的要求及LED區域照明電源架構的基礎之上，重點介紹安森美半導體在大功率LED區域照明方面的一些典型驅動方案，以幫助工程師進行大功率LED區域照明設計。 LED區域照明應用要求 LED驅動器的主要功能就是在多種條件下限流，并保護LED免受浪涌及其它故障條件影響，以及提供某種等級的安全性，避免(電氣和/或機械方式的)震動及著火，可能需要“智能”控制光輸出等級，來配合遠程控制、監控及保護 。對于區域照明應用而言，室外環境會給LED驅動器帶來溫度挑戰，且可能需要承受277 Vac、347 Vac或者甚至480 Vac等比標準電壓更高的交流輸入電壓。 區域照明應用的LED驅動器可能還需要符合某些有關功率因數或諧波含量的規范標準。如歐盟的國際電工聯盟(IEC)的IEC61000-3-2標準對功率超過25 W的照明設備(C類)的諧波含量提出了要求，相當于總諧波失真(THD)低于35%；但符合IEC61000-3-2 C類諧波含量要求并不必然表示功率因數(PF)高于0.9。電子元件技術網上相關資訊某些市場(如美國)通常要求PF高于0.9及THD低于20%。 很多區域照明應用都在室外，可能會經受各種嚴格溫度條件，從而使總體使用壽命受到影響。而總體系統設計對使用壽命有重要影響，故使用內部發熱較少、損耗更低的高能效LED驅動器非常重要，而且在設計中要對驅動器與LED熱源進行熱隔離，從而增強系統可靠性。 區域照明驅動器示例如圖1所示。 圖1 區域照明驅動器示例 LED區域照明電源架構 LED區域照明電源需要很多顆1 W LED來產生所要求的流明輸出(40到超過100顆)，要可以調節設計以用于多種不同的光等級，此外，街燈要求特殊的光分布，對光電器件有要求。大功率LED區域照明應用中，一種常見的電源架構是“功率因數校正(PFC)+恒壓(CV)+恒流(CC)”的三段式架構。這種架構中，交流輸入電源經過功率因數校正和隔離型直流-直流(DC-DC)轉換后，輸出24至80 Vdc的固定電壓，提供給后面內置DC-DC降壓轉換電路的恒流LED模塊(見圖2)。這種架構的設計提供了能夠現場升級的模塊化途徑，可根據實際需求，靈活改變LED光條數量，從而增加或減小光輸出，滿足具體區域照明應用要求。 圖2 典型的模塊化LED區域照明電源架構示意圖 典型大功率LED區域照明驅動方案 1）適合線性燈、線槽燈等應用的分布式/模塊化方案 在“功率因數校正(PFC)+恒壓(CV)+恒流(CC)”的三段式架構下，交流-直流(AC-DC)轉換與LED驅動電路并未集成在一起，而是采用分布式配置，既簡化安全考慮又增強系統靈活性，也稱作分布式方案，典型應用包括線性燈及線槽燈等。 在模塊化途徑下，一項設計能夠擴展用于多種光輸出等級。而且隨著LED光輸出性能增強，LED模塊要提供相同光輸出等級，所需采用的燈條就更好。而每個燈條都設有一個專用的DC-DC LED驅動器，如可以采用安森美半導體的CAT4201高能效降壓LED驅動器。CAT4201專門優化用于驅動大電流LED，采用具有專利的開關控制算法，提供高能效及精確的LED穩流(可達350 mA)。CAT4201的工作簡化框圖如圖3所示。 圖3 CAT4201工作簡化框圖 CAT4201可采用最高36 V的電源電壓供電，并兼容于12 V和24 V標準照明系統。圖4顯示的是CAT4201的高壓LED驅動器配置，外圍的N溝道MOSFET支持高壓輸入：100 V輸入電壓時LED功率達30 W；50 V輸入時LED功率達13 W。 圖4 CAT4201高壓LED驅動器配置 典型高壓降壓LED驅動器性能如圖5所示，從圖中可以看出當Vf/Vin大于0.8時，CAT4201可以提供93%至95%范圍的能效。 圖5 典型高壓降壓LED驅動器性能 ps：本文續集見大功率LED區域照明驅動方案【下】 |
