為白光LED驅(qū)動(dòng)電路選擇最佳的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1、為白光LED驅(qū)動(dòng)電路選擇最正確的拓?fù)錁?gòu)造-LED技術(shù)論文(1)編者按：白熾燈燈泡開(kāi)展至今已接近極限，其95%的熱損耗使很多用戶大傷腦筋。相比之下，熒光燈的表現(xiàn)雖然略微好點(diǎn)，但功耗浪費(fèi)仍高達(dá)80%。這兩種技術(shù)均 無(wú)法與白光LED同日而語(yǔ)，其在理論上已具備80%以上的能效程度。不僅如此，LED的使用壽命也要比傳統(tǒng)的光源長(zhǎng)得多。因此，隨著一般照明應(yīng)用逐漸轉(zhuǎn)入LED技術(shù)，能耗將會(huì)得以極大地降低。據(jù)美國(guó)能源部最近的研究預(yù)測(cè)，白光LED將在2025年得到廣泛采用，全球的電力消 耗將會(huì)降低10%，可節(jié)省高達(dá)100億美元的電費(fèi)。盡管白光LED優(yōu)點(diǎn)很多，但LED驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)卻面臨著重大挑戰(zhàn)?？臻g限制的要求和散

2、熱的要求都對(duì)設(shè)計(jì)有所限制。最后，設(shè)計(jì)師們還必須認(rèn)真考慮EMI要求對(duì)其設(shè)計(jì)的影響。 在低功率(3W)照明應(yīng)用中，設(shè)計(jì)師都使用了現(xiàn)成的非隔離式、基于電感的降壓式和升降式開(kāi)關(guān)形式電源。本文將對(duì)這兩種拓?fù)錁?gòu)造進(jìn)展比較，闡述各自的優(yōu)缺點(diǎn)。 兩種拓?fù)錁?gòu)造 圖1所示為配置為根本降壓式轉(zhuǎn)換器(圖1a)和根本升降壓式轉(zhuǎn)換器(圖1b)的LinkSwitch-TN器件。通過(guò)在單片IC上集成一個(gè) 功率MOSFET、振蕩器、簡(jiǎn)單的開(kāi)/關(guān)控制、一個(gè)高壓開(kāi)關(guān)電流源、頻率抖動(dòng)、逐周期電流限流及熱關(guān)斷電路，可以簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換器階段的設(shè)計(jì)復(fù)雜度并減少元件 數(shù)。LinkSwitch-TN器件可通過(guò)漏極引腳實(shí)現(xiàn)自供電，無(wú)需使用偏置電源及相

3、關(guān)電路。它極具本錢效益，可用來(lái)替代輸出電流小于或等于360mA的 線性和電容降壓式非隔離電源，因此可以提供出色的輸入電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率。與無(wú)源元件電源方案相比，它的效率更高，而功率因子那么比電容降壓式方案高。圖1? 根本的LinkSwitch-TN構(gòu)造 圖1中所示的降壓式轉(zhuǎn)換器具有諸多優(yōu)點(diǎn)。首先，它可以最大化所選LinkSwitch-TN器件的可用輸出功率以及電感值。同時(shí)還可以降低電源開(kāi)關(guān)和續(xù)流二極管的電壓應(yīng)力。此外，流經(jīng)輸出電感的平均電流要略低于同類升降壓式轉(zhuǎn)換器中的平均電流。升降壓式轉(zhuǎn)換器與降壓式轉(zhuǎn)換器相比，其配置具有一大優(yōu)點(diǎn)，即輸出二極管與負(fù)載串聯(lián)。在降壓式轉(zhuǎn)換器中，假設(shè)MOSFET

4、發(fā)生短路故障，輸入將直接與輸出相連。而在升降壓式轉(zhuǎn)換器中發(fā)生此類情況時(shí)，反向偏壓輸出二極管那么會(huì)阻斷輸入和輸出之間的通路。 在這兩種轉(zhuǎn)換器中，AC輸入經(jīng)D1、D2、C1、C2、RF1和RF2整流濾波。兩個(gè)二極管可以增強(qiáng)輸入電涌承受才能和傳導(dǎo)EMI性能。設(shè) 計(jì)師應(yīng)該使用可熔阻燃電阻作為RF1，但可以使用只具阻燃功能的電阻作為RF2。Linkswitch-TN器件中的開(kāi)/關(guān)控制用于調(diào)節(jié)輸出電流。一旦進(jìn) 入反響(FB)引腳的電流超過(guò)49A，MOSFET開(kāi)關(guān)將被禁用，以便進(jìn)入下一開(kāi)關(guān)周期。 降低熱量 設(shè)計(jì)LED驅(qū)動(dòng)電路所面臨的主要挑戰(zhàn)是散熱問(wèn)題。即使采用比白熾燈技術(shù)效率更高的技術(shù)，3W的電路也將會(huì)到達(dá)

5、可危及器件完好性的溫度級(jí)別。 而且，將驅(qū)動(dòng)電子器件集成到具有嚴(yán)格限制的標(biāo)準(zhǔn)GU10燈座中時(shí)也會(huì)遇到嚴(yán)峻的散熱挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)者解決該問(wèn)題的唯一途徑便是將熱量傳導(dǎo)至燈泡的旋入式燈座 上。在上述的拓?fù)鋱D中，LinkSwitch-TN器件中添加有一熱關(guān)斷電路，在結(jié)溫度超過(guò)142時(shí)可禁用功率MOSFET，從而防止LED遭受潛在的 損壞。一旦結(jié)溫度下降75，MOSFET將自動(dòng)重新開(kāi)啟。 與降壓拓?fù)錁?gòu)造相比，升降壓拓?fù)錁?gòu)造的效率要略低一些，這是因?yàn)楣β什粫?huì)在MOSFET開(kāi)關(guān)每次翻開(kāi)時(shí)都傳輸?shù)捷敵龆恕Ｒ虼?，它產(chǎn)生的熱量比降壓拓?fù)錁?gòu)造多。不過(guò)差異不太明顯。為確保電路拓?fù)錁?gòu)造符合熱調(diào)節(jié)要求，設(shè)計(jì)師將電源組件安裝到燈座中，然后測(cè)量LNK306DN源極引腳的溫度。在理想情況下，源極引腳的溫 度不應(yīng)超出100。在25的室內(nèi)環(huán)境溫度下測(cè)量的結(jié)果說(shuō)明，Vin值上升到265VAC時(shí)，源極引腳溫度將超過(guò)100。鑒于這些結(jié)果，設(shè)計(jì)師斷定可 能對(duì)某些額外的散熱器有熱限制方面的