如何采用DACD方案驅(qū)動LED燈

LED技術(shù)推動了照明領(lǐng)域的一場革命。結(jié)合小型、低功耗、高可靠性和低成本，使得照明可以在不可能用白熾燈或熒光燈技術(shù)的地方實施。因此，LED照明在辦公室、家庭甚至在我們的車上激增。

目前固態(tài)照明方案的主要缺點不是LED本身，而是提供照明能量的電源。這些開關(guān)電源（SMPS）的預(yù)期壽命比LED短得多，這主要是因為它們所含的磁性元件和電解電容器的使用壽命。此外，含有風(fēng)扇等有源冷卻設(shè)備的開關(guān)電源尤其易受早期故障的影響。另一個缺點是SMPS通常體積龐大，是電磁干擾（EMI）的主要來源?？紤]到它們的尺寸和通常有限的照明安裝空間，它們不太可能與LED安裝在相同的PCB上，因此需要互連和引線，這是另一個潛在的故障來源。

然而，電力技術(shù)和拓撲的最新進展包括交流直接驅(qū)動（DACD）電源方案的出現(xiàn)。這種新的方法完全無需傳統(tǒng)的SMPS，在成本、體積、使用壽命和可靠性方面提供多種優(yōu)勢，但并不是所有的DACD方案都是相同的。

DACD 拓撲

所有DACD方案的共同之處是輸入整流橋，使用經(jīng)典的4個二極管配置，將50/60 Hz輸入交流波形校正為100/120 Hz半正弦波。峰值幅值從110 V交流輸入的155 V左右變化到230 V交流輸入的325 V，但原理保持不變。

用于LED驅(qū)動的DACD拓撲通常分為兩種配置，每一種都各有優(yōu)缺點。

這兩種方法都支持采用單板方案，而不是SMPS方案所需的雙板方案。分流型DACD采用單片集成電路，降低了物料單（BOM）成本。它還具有易于擴展的優(yōu)點，但散熱性能相對較差。

相比之下，旁路類型傾向于使用多個集成電路，因而導(dǎo)致更高的BOM成本。而這種方法更適合于需要許多LED串的應(yīng)用。與分流法相比，雖然擴展性有限，但電氣性能更好，總諧波失真（THD）通常小于10%，而分流法為30%左右。

雖然與傳統(tǒng)的開關(guān)電源法相比，這些DACD法是個顯著進步，但它們并不是驅(qū)動基于LED的現(xiàn)代應(yīng)用的完全理想的方案。目前市場上有許多基于IC的DACD方案，但這些方案在穩(wěn)壓、散熱性能、耐浪涌性能、調(diào)光能力和成本方面都可改進。

當(dāng)交流線路電壓通過半正弦時，IC內(nèi)的開關(guān)指示電流（ILEDn）照亮每個LED。但這種線性開關(guān)法有一個主要的缺點，即高THD。

最新的好方法

最新的DACD方案之一是安森美半導(dǎo)體的NCL30170。基于分流拓撲，它提供了前述的這種方法的所有優(yōu)點，包括：是單個IC方案，具有較低的BOM成本和易于擴展功率。但這種新方案的一個獨特特性是能夠驅(qū)動多個外部MOSFET開關(guān)，從而支持連接多個LED串；NCL30170是市場上首個能夠這樣做的產(chǎn)品。因此，功率可從10W擴展到200W，連接的LED串的總數(shù)和外部開關(guān)僅受最高功率水平的限制。

NCL30170是單輸出、多串、分流DACD方案

在大多數(shù)應(yīng)用中，盡管電源電壓波動，但LED亮度保持不變是很重要的。通常，DACD驅(qū)動器能夠?qū)崿F(xiàn)±10%的穩(wěn)壓-安森美半導(dǎo)體的新器件達到±1%，這是非常顯著的提升，從而確保連接LED的持續(xù)光輸出。

NCL30170用一種專有的方法來調(diào)節(jié)電流，而不是用于傳統(tǒng)DACD方案的線性方法。電壓觸發(fā)點保持不變，但以這樣一種方式調(diào)節(jié)電流使其不再是一個階梯形狀，從而產(chǎn)生平滑的正弦波電流（如圖4右圖所示），導(dǎo)致低于10%的極佳的THD水平。

? 傳統(tǒng)的分流類型

? 階梯式的輸入電流

? 正弦輸入電流

除了極佳的THD，NCL30170還提供領(lǐng)先行業(yè)的功率因數(shù)校正（PFC）性能，超過0.98。

有效調(diào)光的重要性

在許多應(yīng)用中，能進行LED調(diào)光很重要，可通過脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)（通常稱為切相）或模擬控制來實現(xiàn)。PWM提供寬范圍的調(diào)光能力，但也有明顯的缺點，包括閃爍，這已被證明會導(dǎo)致處于這種視線環(huán)境的人頭痛。高電平的PWM調(diào)光也會導(dǎo)致室內(nèi)應(yīng)用中尤其不受歡迎的可聞噪聲。

雖然許多DACD方案可調(diào)低到10%，NCL30170能夠提供5%的模擬調(diào)光，從而滿足具有挑戰(zhàn)性的現(xiàn)代應(yīng)用的需要。該器件在整個調(diào)光范圍內(nèi)保持穩(wěn)壓，從而確保即使在低功率下，從LED發(fā)出的光仍然保持不變。

對于使用TRIAC的切相調(diào)光，NCL30170強大的PWM性能確?；谒恼彰鞣桨阜浅＿m合于改裝應(yīng)用。

總結(jié)

LED照明在當(dāng)今照明方案中占很大比例。由于現(xiàn)代應(yīng)用的低功耗、低成本和小尺寸要求，這比例將增長；用更加靈活和通用的LED照明改裝舊的白熾燈裝置也將是未來增長的重要推動力。

直到最近，SMPS一直被用于為LED裝置供電，但存在耐用性和使用壽命的問題，而且體積龐大，使在受限空間安裝LED方案變得復(fù)雜和受限。

最近，DACD已成為一種為LED串供電的可行技術(shù)。這項技術(shù)解決了SMPS的許多缺點，特別是耐用性和使用壽命、大小和成本，且未來將大大促進更多的LED照明裝置?，F(xiàn)在，如安森美半導(dǎo)體的NCL30170這樣的器件有助于交流直接技術(shù)提供應(yīng)用所需的性能、靈活性和耐用性，用于許多終端市場領(lǐng)域。