巨頭核心LED驅動資料，高效電源設計的秘密

來源：電子發燒友網整理 作者：孔令雙2014年10月11日 11:34

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[導讀] 物聯網空前發展，作為物聯網核心的電源技術也隨之勢起，尤其是在應用廣泛的LED領域更是凸顯出電源技術的重要地位。而隨著人們環保意識的提高和生活水平的改善，對智能LED產品提出了更多的要求，這讓LED電源設計也面臨諸多挑戰，如何功耗、尺寸、電流電壓的穩定性等因素中找到最佳平衡，成為每個LED廠商必須思考的問題。

關鍵詞：數字電源電源轉換器LED驅動

　　物聯網空前發展，作為物聯網核心的電源技術也隨之勢起，尤其是在應用廣泛的LED領域更是凸顯出電源技術的重要地位。而隨著人們環保意識的提高和生活水平的改善，對智能LED產品提出了更多的要求，這讓LED電源設計也面臨諸多挑戰，如何功耗、尺寸、電流電壓的穩定性等因素中找到最佳平衡，成為每個LED廠商必須思考的問題。作為半導體大廠的羅姆與恩智浦，在LED驅動領域有哪些高招？讓我們一起來解讀。想了解更多物聯網電源設計資料及相關解決方案，請關注《物聯網核心技術之電源》。

　　羅姆數字電源控制方案

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

　　為使LED穩定地點亮、調光，需要使用LED驅動器IC，而且要求這種驅動器IC能與功率和調光方式等五花八門的電源相適應。

　　傳統方式中，輸入電壓變動和輸出電壓變動大，須根據應用條件重新設計電源模塊。如果輸入電壓變動大，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使得LED的亮度發生閃爍。為了穩定輸入電壓，必須在設計電源模塊時采取措施。如果輸出電壓變動大，就必須針對每一個光源的輸出電壓（LED的燈數）變更外接元器件的常數，設計出許多種電源模塊來，從而增加了設計工作量。

　　而且，由于LED的Vf高低不一，也會致使LED照明器具之間出現亮度不統一的情況。

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

　　巨頭核心LED驅動資料，高效電源設計的秘密

　　帶可控硅調光的LED照明用驅動器IC BD555AKFV 框圖

　　由于采取數字電源控制，與輸入、輸出電壓無關，可以實現對LED電流的平均值進行控制（圖2）。它是對線圈電流進行采樣（A/D轉換）從而數字化，根據采樣數據進行峰值電流的運算以使LED電流的平均值保持恒定。然后，將此運算結果進行D/A轉換，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現了數字控制，這屬于業界首創。

　　雖然開關電源采用的數字電源控制方式備受關注，但因為通常要使用DSP而存在“電路規模大（成本高）”、“功耗大”等問題，難以應用于LED小型照明。BD555AKFV特別針對LED照明功能開發出專用邏輯，解決了數字電源的弱點——電路、功耗增大的問題。

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

　　恩智浦高效電源轉換器方案

　　LED在電子系統中使用已經有很多年了，主要用作電子設備的指示燈。推動LED照明市場發展的關鍵推動力是高亮度LED和智能LED控制器的出現。采用高亮度LED的產品設計師面臨的主要設計挑戰包括散熱管理、驅動方案、拓撲架構和已有的基礎設施。要替代現有的可調光白熾燈或鹵素燈光源，必須實現這樣的一個電子燈驅動系統，它不僅可以與現有的調光開關一起工作，而且可復制現有光源的調光性能。

　　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換器。這是業內第一款集成這些能力的IC，它使得高亮度LED燈設計師能夠以一種省成本和體積的方式集成電子電路，并從最佳熱權衡中獲益。

　　串行/并行配置

　　在大多數用LED替代現有光源的應用中，需要連接多個LED到驅動器上，因為單一的LED不能產生足夠的光通量。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 LED的正向電壓會隨著溫度上升而下降，因此這一配置本質上是不穩定的。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，采用并聯配置（或串并聯組合）的一個原因是，它允許大量的LED以一個安全的電源電壓結合在一起，而如果要采用串行連接來達到相同的亮度，可能需要一個高得令人無法接受的電壓。

　　并行配置還提供了其他優勢，如果一個串行連接的LED鏈上一個LED或連接出現問題，那么將導致斷路，整條鏈上的所有LED都將不發光。但如采用并聯配置的話，這情況將不可能發生。采用并聯配置時，建議每條支路都增加電流調節機制，以防止熱失控和電流或光的不相等。

　　總而言之，當輸出和輸入電壓差最小時，電源轉換器的效率最高。當采用市電輸入的LED驅動器時，允許產生更高的輸出電壓，從而允許串行連接更多的LED。

　　巨頭核心LED驅動資料，高效電源設計的秘密