安森美半导体中等电压LED通用照明方案.doc
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配合各种中等电压通用照明应用的安森美半导体LED驱动器方案
安森美半导体
ONSemiconductor
摘要:
本文介绍了安森美半导体中等电压不同功率要求的照明LED驱动器解决方案。
关键词:
照明LED驱动器
Keywords:
Lighting,LED,Driver
[中图分类号]TN86[文献标识码]A文章编号:
1561-0349(2012)08-
1前言
许多中等电压LED应用都是采用离线AC-DC电源、电池或有低电压AC输出的电子变压器供电。
但一些这样的电源,如铅酸蓄电池,只经过了简单的稳压。
因此,需要有一个可以在宽输入电压范围工作,并可以用各种拓扑结构配置的LED驱动器解决方案,以支持LED负载要求。
根据LED的电流和工作条件,可以采用线性或开关稳压器LED驱动器解决方案。
安森美半导体为中等电压LED应用提供多种拓扑结构的解决方案,可满足景观照明、低压轨道灯、太阳能供电照明、汽车照明、紧急车辆照明、船舶照明、12Vac/VdcMR16灯、飞机内饰照明、标志背光、广告牌文字电路和标志等各种通用照明需求。
2中等电压LED通用拓扑结构及电源
中等电压LED照明应用需要优化的驱动器方案。
安森美半导体提供电感型、电荷泵型、线性三种不同拓扑结构的中等电压LED驱动器方案,可满足用户不同的应用需求,见图1。
中等电压LED应用的电源有几种,各有其主要用途。
其中,离线AC稳压适配器,常见电压为12Vdc、24Vdc、36Vdc、48Vdc,稳压精度达±5%,适合安全要求不高的低到中等功率的应用。
密封铅酸蓄电池,只经过简单的稳压,8Vdc至14Vdc广泛用于汽车照明;7Vdc-27Vdc用于汽车、太阳能、船舶照明。
12Vdc及12Vac电源,常见于室内照明、轨道灯、户外照明、景观照明等。
3安森美半导体中等电压LED通用照明解决方案
(1)线性LED驱动器解决方案
线性解决方案是许多照明应用的首选,因为其设计既简单、又直观,并允许用精密稳流的电流驱动LED,而不必考虑LED正向电压或输入电源如何变化。
因为这类LED驱动器是线性的,必须匹配应用的功耗要求。
安森美半导体提供电流从10mA-1A的各种恒流线性LED驱动器。
通道输出电流为10mA-50mA的有NSI50010Y、NSI45020JZ、NSI45020、NSI45020A、NSI45025、NSI45025A、NSI45025AZ、NSI45025Z、NSI45030、NSI45030A、NSI45030AZ、NSI45030Z、NSIC2020B、NSIC2030B、NSIC2050B和NCV7680;60mA-350mA的有NSI45060JD、NUD4011、NSI45090JD和CAT4104;还有更大通道输出电流的NUD4001(500mA)和CAT4101(1000mA)。
以线性恒流稳流器NSI45系列为例,这是双端或三端线性恒流稳流器,基于安森美半导体正待批专利的自偏置晶体管技术,非常适合不同输入电压的广泛LED应用,如驱动建筑物、汽车及工业标识牌LED照明应用中的电流。
它可以在宽输入电压范围工作,为工程师提供适合他们应用的简单、高性价比稳流方案,且不会牺牲性能。
该恒流稳流器系列可在宽范围内稳流,确保工作电压范围内的恒定亮度,且具有负温度系数特性,在极端的电压和工作温度下,保护LED免受热失控(thermalrunaway)影响。
NSI45的另一个典型应用,是用作显示屏和广告牌文字电路的恒流稳流器线性LED驱动器。
其特点包括低启动电压,无论正向电压(Vf)如何变化都可以实现精密稳流,具有负温度系数特性,可以保护LED。
图3NSI45显示屏和广告牌文字电路应用示例
(2)LEDMR16灯泡解决方案
NCL30100是一款降压LED驱动器控制器,具有高能效、峰值电流控制自适应固定关闭时间,可用于空间及高能效至关重要的低功率及空间受限的应用。
该方案具有振荡频率可调节特性,采用连续导电模式(CCM),可以省去输出电容,能效高达95%,并提供自然的LED开路保护。
该驱动器控制器开关频率高达700kHz,不需要输出电容,Vcc工作范围从6.35V-18V,可驱动一个或多个大功率LED,主要用在MR16LED照明、环境灯照明、太阳能LED、交通照明、室外照明和LED光条等应用。
采用NCL30100的PCB非常小巧,可以装入MR16灯的灯座内。
NCL30100的迟滞控制特性可在负载瞬期间提供快速的响应,无需小型信号控制环路补偿元件。
保护特性包括,可利用电阻设定LED电流、LED短路保护、欠压锁定及热关闭。
使用NCL30100可利用负电流感测,用小型电感降低功率损耗,实现低成本、高能效及元件数量少的应用。
该器件采用低侧N-FET开关拓扑结构,以及连续导通模式操作,无需输出电容。
因此,采用安森美半导体提供的评估板NCL30100ADLMGEVB和NCL30100ASLDGEVB可以将电路放进MR16灯座内,后者还可以实现PWM调光。
图4NCL30100LED驱动器控制器电路
图5NCL30100评估板
另外,对于3个-4个LED模块的12VAC-DC设计,可以使用安森美半导体为NCP3065提供的评估板NCP3065BBGEVB。
它可以用来驱动12Vac/Vdc应用中的夏普ZENIGATA™、CreeXLamp™MC-E及其他LED模块。
由于模块正向电压与输入电压范围重叠,因此只使用一个开关降压-升压型配置。
其特点是小尺寸、宽输入和输出工作电压,输出电流经过稳流,还具有LED开路保护、输出短路保护能力。
该解决方案适用于MR16灯泡、景观照明、交通照明等。
图6降压-升压MR16灯用LED及参考设计演示板
(3)太阳能供电LED路牌解决方案
NCL30160是一款用于大功率LED的开关稳压器,采用基于NCL30051的电源所提供的恒定电压去降低电压,从而为LED串提供恒定电流。
通过利用仅30mΩ的低导通阻抗内部MOSFET及以100%占空比工作的能力,能够提供能效高达98%的方案。
该器件以6.3V-40V的输入电压范围工作,开关频率高达1.4MHz,是工业及汽车应用的极佳方案。
高开关频率使设计人员可采用更小的外部元件,帮助将电路板尺寸减至最小而成本降至最低。
NCL30160包含迟滞控制特性,在负载瞬态期间提供快速的响应,无需小型信号控制环路补偿元件。
保护特性包括,可利用电阻设定LED电流、LED短路保护、欠压锁定及热关闭。
此外,还有专用PWM调光引脚/低功耗关闭功能。
NCL30051与NCP30160IC在一起搭配工作,可以用最少的外部元件简化电源电路设计。
这种架构使芯片组能够集成在更紧凑及更高性价比的LED照明电源中,用于户外照明(如LED路牌、街灯、停车场灯)等通用照明应用。
图7太阳能供电LED路牌及驱动方案
4推动LED替代白炽灯进程
根据国家发改委等部门联合印发的《关于逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯的公告》,2012年10月1日起,将按照功率大小分阶段逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯。
安森美半导体利用电源管理、高能效电源及封装方面的核心专长及优势,开发的针对不同应用领域的专用LED驱动器,以及符合或超越世界各地规范要求的固态照明方案,为实现照明革命提供了丰富的选择,并将在这一进程中起到积极推动的作用。
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