巨頭核心LED驅(qū)動(dòng)資料，高效電源設(shè)計(jì)的秘密

來源：電子發(fā)燒友網(wǎng)整理 作者：孔令雙2014年10月11日 11:34

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[導(dǎo)讀] 物聯(lián)網(wǎng)空前發(fā)展，作為物聯(lián)網(wǎng)核心的電源技術(shù)也隨之勢起，尤其是在應(yīng)用廣泛的LED領(lǐng)域更是凸顯出電源技術(shù)的重要地位。而隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高和生活水平的改善，對智能LED產(chǎn)品提出了更多的要求，這讓LED電源設(shè)計(jì)也面臨諸多挑戰(zhàn)，如何功耗、尺寸、電流電壓的穩(wěn)定性等因素中找到最佳平衡，成為每個(gè)LED廠商必須思考的問題。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電源電源轉(zhuǎn)換器LED驅(qū)動(dòng)

　　物聯(lián)網(wǎng)空前發(fā)展，作為物聯(lián)網(wǎng)核心的電源技術(shù)也隨之勢起，尤其是在應(yīng)用廣泛的LED領(lǐng)域更是凸顯出電源技術(shù)的重要地位。而隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高和生活水平的改善，對智能LED產(chǎn)品提出了更多的要求，這讓LED電源設(shè)計(jì)也面臨諸多挑戰(zhàn)，如何功耗、尺寸、電流電壓的穩(wěn)定性等因素中找到最佳平衡，成為每個(gè)LED廠商必須思考的問題。作為半導(dǎo)體大廠的羅姆與恩智浦，在LED驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域有哪些高招？讓我們一起來解讀。想了解更多物聯(lián)網(wǎng)電源設(shè)計(jì)資料及相關(guān)解決方案，請關(guān)注《物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)之電源》。

　　羅姆數(shù)字電源控制方案

　　作為LED照明，它需要有能夠驅(qū)動(dòng)從燈泡等小型照明的小功率產(chǎn)品到路燈等大型照明的大功率產(chǎn)品電源。而且，這種電源應(yīng)當(dāng)與原有照明器具所使用的“可控硅調(diào)光”、LED照明專用的“PWM調(diào)光”以及可以用體電阻調(diào)光的“線性調(diào)光”等多種調(diào)光方式兼容。

　　為使LED穩(wěn)定地點(diǎn)亮、調(diào)光，需要使用LED驅(qū)動(dòng)器IC，而且要求這種驅(qū)動(dòng)器IC能與功率和調(diào)光方式等五花八門的電源相適應(yīng)。

　　傳統(tǒng)方式中，輸入電壓變動(dòng)和輸出電壓變動(dòng)大，須根據(jù)應(yīng)用條件重新設(shè)計(jì)電源模塊。如果輸入電壓變動(dòng)大，則交流電壓頻率（全波整流后為 100Hz～120Hz）中帶紋波的輸入電壓會(huì)使得LED的亮度發(fā)生閃爍。為了穩(wěn)定輸入電壓，必須在設(shè)計(jì)電源模塊時(shí)采取措施。如果輸出電壓變動(dòng)大，就必須針對每一個(gè)光源的輸出電壓（LED的燈數(shù)）變更外接元器件的常數(shù)，設(shè)計(jì)出許多種電源模塊來，從而增加了設(shè)計(jì)工作量。

　　而且，由于LED的Vf高低不一，也會(huì)致使LED照明器具之間出現(xiàn)亮度不統(tǒng)一的情況。

　　羅姆開發(fā)的BD555AKFV采用數(shù)字電源控制技術(shù)，不增加外接元器件的數(shù)量，只需檢測線圈的電流即可解決上述課題。

　　巨頭核心LED驅(qū)動(dòng)資料，高效電源設(shè)計(jì)的秘密

　　帶可控硅調(diào)光的LED照明用驅(qū)動(dòng)器IC BD555AKFV 框圖

　　由于采取數(shù)字電源控制，與輸入、輸出電壓無關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)對LED電流的平均值進(jìn)行控制（圖2）。它是對線圈電流進(jìn)行采樣（A/D轉(zhuǎn)換）從而數(shù)字化，根據(jù)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行峰值電流的運(yùn)算以使LED電流的平均值保持恒定。然后，將此運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，反饋到檢測峰值電流的比較電路（圖3-2）。羅姆使用這種方法從而完全實(shí)現(xiàn)了數(shù)字控制，這屬于業(yè)界首創(chuàng)。

　　雖然開關(guān)電源采用的數(shù)字電源控制方式備受關(guān)注，但因?yàn)橥ǔＲ褂肈SP而存在“電路規(guī)模大（成本高）”、“功耗大”等問題，難以應(yīng)用于LED小型照明。BD555AKFV特別針對LED照明功能開發(fā)出專用邏輯，解決了數(shù)字電源的弱點(diǎn)——電路、功耗增大的問題。

　　數(shù)字電源控制的特點(diǎn)是除了平均電流控制功能之外還可以有效地利用調(diào)光功能。“BD555AKFV”與“可控硅調(diào)光”、“PWM調(diào)光”和“線性調(diào)光”3種調(diào)光方式兼容，能夠適應(yīng)具備多種調(diào)光功能的照明器具。

　　恩智浦高效電源轉(zhuǎn)換器方案

　　LED在電子系統(tǒng)中使用已經(jīng)有很多年了，主要用作電子設(shè)備的指示燈。推動(dòng)LED照明市場發(fā)展的關(guān)鍵推動(dòng)力是高亮度LED和智能LED控制器的出現(xiàn)。采用高亮度LED的產(chǎn)品設(shè)計(jì)師面臨的主要設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)包括散熱管理、驅(qū)動(dòng)方案、拓?fù)浼軜?gòu)和已有的基礎(chǔ)設(shè)施。要替代現(xiàn)有的可調(diào)光白熾燈或鹵素?zé)艄庠矗仨殞?shí)現(xiàn)這樣的一個(gè)電子燈驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它不僅可以與現(xiàn)有的調(diào)光開關(guān)一起工作，而且可復(fù)制現(xiàn)有光源的調(diào)光性能。

　　NXP（恩智浦） SSL2101 IC可以滿足上述性能要求。此外，它還是一種高效的電源轉(zhuǎn)換器。這是業(yè)內(nèi)第一款集成這些能力的IC，它使得高亮度LED燈設(shè)計(jì)師能夠以一種省成本和體積的方式集成電子電路，并從最佳熱權(quán)衡中獲益。

　　串行/并行配置

　　在大多數(shù)用LED替代現(xiàn)有光源的應(yīng)用中，需要連接多個(gè)LED到驅(qū)動(dòng)器上，因?yàn)閱我坏腖ED不能產(chǎn)生足夠的光通量。LED可以采用串行或并行連接。如果 LED采用串行連接，LED鏈上的總電壓等于正向電壓的總和（所有LED上的電流相等）。如果LED并行連接，電流將分配到各支路中。不過，由于一個(gè) LED的正向電壓會(huì)隨著溫度上升而下降，因此這一配置本質(zhì)上是不穩(wěn)定的。隨著溫度的升高，越來越多的電流將流到具有更低正向電壓的支路上去，這些支路將變得更亮，而那些具有更高正向電壓的支路將變得更暗。

　　不過，采用并聯(lián)配置（或串并聯(lián)組合）的一個(gè)原因是，它允許大量的LED以一個(gè)安全的電源電壓結(jié)合在一起，而如果要采用串行連接來達(dá)到相同的亮度，可能需要一個(gè)高得令人無法接受的電壓。

　　并行配置還提供了其他優(yōu)勢，如果一個(gè)串行連接的LED鏈上一個(gè)LED或連接出現(xiàn)問題，那么將導(dǎo)致斷路，整條鏈上的所有LED都將不發(fā)光。但如采用并聯(lián)配置的話，這情況將不可能發(fā)生。采用并聯(lián)配置時(shí)，建議每條支路都增加電流調(diào)節(jié)機(jī)制，以防止熱失控和電流或光的不相等。

　　總而言之，當(dāng)輸出和輸入電壓差最小時(shí)，電源轉(zhuǎn)換器的效率最高。當(dāng)采用市電輸入的LED驅(qū)動(dòng)器時(shí)，允許產(chǎn)生更高的輸出電壓，從而允許串行連接更多的LED。

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