安森美半导体AC-DC LED通用照明方案
根据市场研究机构的预估，到2015年中国led通用照明需求将达100亿美元，2020年将达220亿美元。led照明逐步取代传统照明是大势所趋。不过，led通用照明有许多挑战，如功率密度、功率因数校正（pfc）、空间受限和可靠性等。安森美半导体致力于为led照明提供宽广阵容解决方案，推出各种符合最新led照明标准的产品，包括用于通用照明的ac-dc led驱动电源方案。
通用照明挑战及交流主电源供电led驱动器拓扑
由于led总光效要求及散热限制，能效对低功率应用尤其重要；许多情况下，即使是较低功率应用也要求功率因数校正和谐波处理；在空间受限应用中，特别是替代灯泡应用，要求有很高的驱动功率密度；总体电源可靠性对整个灯的寿命非常重要；宽输入电源电压范围应支持高达277 vac；兼容triac调光等要求。此外，led通用照明还要符合演进的标准及安全规范，如“能源之星”和iec要求。
根据应用要求（尺寸、能效、功率因数、功率、驱动电流）不同，以交流主电源驱动led有多种拓扑。安森美半导体提供各种电源方案，可用于各种照明应用。
图1：不同交流主电源供电led驱动器拓扑结构
安森美半导体led通用照明ac-dc解决方案
1） 功率因数校正方案
采用安森美半导体的ncp1611或ncp1612的160 w功率因数校正（pfc）升压方案采用非隔离升压拓扑，轻载能效高于传统crm pfc；无须额外元件，可靠性及安全性高。该方案采用电流控制频率反走（ccff）crm，有升压或旁路二极管短路保护、引脚开路/短路保护、优化的瞬态响应、软过压保护、输入欠压检测、低总谐波失真配置、过热关闭等特性。
这类pfc方案还包括ncp1607、ncp1608、ncp1615和ncp1654（非隔离升压）；ncl30000（隔离单级反激、非隔离降压）；ncl30001（隔离单级反激）；ncl30002（非隔离降压）；ncl30060（单级反激或降压）。
以ncl30000为例，“平均电流稳流”拓扑可以选择两种配置，一种是降压配置（包含抽头电感降压配置）；另一种是降压-升压配置，电感没有与led串串联，输入电流波形或失真与输出压降无关。它可进行初级可控硅调光，适用于隔离和非隔离方案，隔离方案能效80－85％。
2） 初级端控制离线方案
初级端稳流（psr）也称初级端控制。初级端控制离线led驱动器不使用光耦，具有±1%（典型值）的精密led稳流精度、宽vcc范围、高能效准谐振控制、强固的保护特性组合，以及宽工作温度范围（-40至+125℃）；支持反激及降压-升压拓扑，带无源pfc输入的功率因数约0.9；该系列可应用于led灯泡替代、离线led驱动器、嵌灯、室内/室外重点照明及任务灯及led电子控制装置。
图2：初级端控制离线方案
可供选择的器件有ncl30080a/b、ncl30081a/b、ncl30082a/b和ncl30083a/b（无源pfc控制）；ncl30085a/b、ncl30086a/b、ncl30087a/b和ncl30088a/b（有源pfc控制）。其调光控制包括非调光、3步/5步调光、模拟/数字、双向可控硅/后缘触发调光等。
3） ac-dc开关稳压器
安森美半导体针对隔离反激式和非隔离式转换器的开关稳压器包括ncp1010、ncp1011、ncp1012、ncp1014/15、ncp1027/28、ncp1072/5、ncp1076等。这些器件均为电流模式，峰值电流限制从100 ma至800 ma。这些方案集成了mos管，适用于隔离和非隔离应用，支持次级pwm调光、模拟调光或双亮度等级调光，能效高达75－80％。
4） 用于高压led串的高功率因数升压方案
高压多结点led正变得更加常见，因为供应商趋向更好地优化led以提升系统总光效，并引入更加专用化的led。这些led每封装的正向电压可达24至200 v，可以优化用于定点照明、全向照明或线性照明。为了以低元件数量及标准现成电感实现此目标，电路中使用了ncp1075单片高压开关稳压器及高精度的ncp4328a恒流/恒压控制器。
该方案能效高于90%，具有20 ms的快速启动时间、led开路保护、可使用现有电感、功率因数高于0.95，以及采用ncp1075时功率能力大于10 w的特性，应用主要是led灯泡及灯管、低功率光源及灯具、电子控制装置和led驱动器。
图3：高压led串高功率因数升压方案
5） ac-dc开关控制器
针对隔离和非隔离降压、降压/升压转换器的开关控制器有固定频率的ncp1200、ncp1203、ncp1218、ncp1219、ncp1230、ncp1234/6、ncp1237/8、ncp1250/1/3；还有准谐振的ncp1207a、ncp1308、ncp1337/38、ncp1377、ncp1379/80和ncp1336。针对非隔离降压转换器的开关控制器则有lv5011md、lv5012md、lv5026mc、lv5029md、ncl30002和ncl30105。此外还有谐振半桥变换器的开关控制器ncp1392/3、ncp1398及开关组合控制器ncl30051和ncl30030。
图4：采用ncl30030的ac-dc开关控制器led驱动方案
6） 离线降压led驱动器
ncl30002是支持高功率因数或低纹波降压拓扑的高能效crm控制方法，具有485 mv峰值电流感测精度±2%（典型值）、低至24 μa（典型值）的启动电流；最大vcc达20 vdc；带有500 ma源/800 ma汲mosfet门极驱动器；宽工作温度范围-40至+125℃。其应用有led灯泡（包括小型蜡烛灯）替代、嵌灯、室内/定外重点照明及任务灯。
图5：采用ncl30002的小型设计
7） 非隔离离线降压控制器
lv5026mc是一款非隔离离线降压控制器，支持不同调光控制（triac、模拟及pwm）、可选择开关频率（50 khz或70 khz）、低噪声开关系统；具有短路保护、软启动和内置triac稳定功能。应用包括壁灯、任务灯、台阶灯和led灯泡替代。
图6：非隔离离线降压控制器
8） 可调光led驱动器
lv50xx中的lv5026mc、lv5029md、lv5011md和lv5012md都是可调光led驱动器。以lv5011md和lv5012md为例，两者开关频率均为70 khz，可提升功率因数，具有、外部调节参考电压、过压保护、过热关闭功能。两者的不同之处在于调光模式，均可用于小型可调光led灯泡、离线led驱动器和嵌灯。
图7：可调光led驱动器
9） 非隔离线性led驱动器拓扑的恒流稳流器（ccr）
一种是低电流led串驱动器ccr nsic2020 （120 v， 20 ma），其交流电压上升时电流仍保持恒定，达到led阈值电压后导通无延迟，低电压时led亮度高，可防止led受电压浪涌影响。另一种用于低成本t5 led灯管，采用ccr nsic2050 （120 v， 50 ma）led驱动器，可直接交流驱动led，无漏电流，稳流可保护led。
图8：低成本t5 led灯管电路
10） 用于街道及区域照明的led电源
替代高强度气体放电灯（hid）或高压钠灯（hps），要使用大led阵列。根据终端产品不同，led可配置为不同结构。一种方法是将交流输入电压转换为直流稳压输出，并为多个并联led灯条供电。另一种方法是提供稳流恒流来直接驱动led，省去灯条中内置的线性或dc-dc转换段。
图9a：方法1 -- 将交流输入电压转换为直流稳压输出
第二种方法旨在配合“能源之星”1.1版光源规范，其特点包括：通用输入范围90 - 265 vac（更改元件可支持305 vac）；最大输出功率60 w（更改元件ncl30051最高支持250 w功率）；功率因数pf大于0.9（50-100%负载，带调光）；谐波含量遵从iec61000-3-2 class c标准；iout = 1000 ma/vf = 35至45 v条件下，能效大于90%；恒流输出电流范围0.7 - 1.5 a；输出电压范围35 - 50 v；输出开路及短路保护、过温保护、过流保护-自动恢复、过压保护-输入（ovp大电压）等保护特性。
图9b：方法2 --提供稳流恒流来直接驱动led
总结
安森美半导体利用在电源管理、高能效电源及封装方面的核心专长及优势，为led照明应用，特别是通用照明提供了符合各种规范要求控制和驱动器件。这些方案采用独特的led驱动电源架构、模拟及调光技术、反激转换器及非隔离拓扑，适用于各种通用照明应用，为这些设备的实现提供了丰富的选择。
浅谈段码液晶屏的优缺点
安防监控四大主流NVR芯片对比
基于碲镉汞量子点的光导焦平面阵列用于快速且经济高效的短波红外成像
苹果Mac Pro和Pro Display XDR显示器的出售时间官方发布
使用多协议工业以太网系统简化工厂自动化设计
安森美半导体AC-DC LED通用照明方案
自动驾驶汽车的关键传感器LIDAR详解
AMDR7 3700X和英特尔i9-9900K哪个最好
英特尔X系列亮相台北电脑展 第八代处理器正在研发 性能提升30%
专家教您如何挑选移动电源
旗芯微与普华基础软件联合打造国产车用安全数字底座
科学家重大突破!量子存储要来了
5G测试技术：实现精准和优化
基于DSP图像处理系统构成的光电搜索系统设计
变频器恒压供水调试教程
人工智能产业链在新的背景下有什么发展
我国半导体产业将陷入先进设备求购无门困境？
国外研发出全球最长OLED 总长达15米
MDaemon：如何在SecurityGateway™ for Email中加密电子邮件信息
随手记录一个2分钟破解文章验证码
通用照明挑战及交流主电源供电led驱动器拓扑
由于led总光效要求及散热限制，能效对低功率应用尤其重要；许多情况下，即使是较低功率应用也要求功率因数校正和谐波处理；在空间受限应用中，特别是替代灯泡应用，要求有很高的驱动功率密度；总体电源可靠性对整个灯的寿命非常重要；宽输入电源电压范围应支持高达277 vac；兼容triac调光等要求。此外，led通用照明还要符合演进的标准及安全规范，如“能源之星”和iec要求。
根据应用要求（尺寸、能效、功率因数、功率、驱动电流）不同，以交流主电源驱动led有多种拓扑。安森美半导体提供各种电源方案，可用于各种照明应用。
图1：不同交流主电源供电led驱动器拓扑结构
安森美半导体led通用照明ac-dc解决方案
1） 功率因数校正方案
采用安森美半导体的ncp1611或ncp1612的160 w功率因数校正（pfc）升压方案采用非隔离升压拓扑，轻载能效高于传统crm pfc；无须额外元件，可靠性及安全性高。该方案采用电流控制频率反走（ccff）crm，有升压或旁路二极管短路保护、引脚开路/短路保护、优化的瞬态响应、软过压保护、输入欠压检测、低总谐波失真配置、过热关闭等特性。
这类pfc方案还包括ncp1607、ncp1608、ncp1615和ncp1654（非隔离升压）；ncl30000（隔离单级反激、非隔离降压）；ncl30001（隔离单级反激）；ncl30002（非隔离降压）；ncl30060（单级反激或降压）。
以ncl30000为例，“平均电流稳流”拓扑可以选择两种配置，一种是降压配置（包含抽头电感降压配置）；另一种是降压-升压配置，电感没有与led串串联，输入电流波形或失真与输出压降无关。它可进行初级可控硅调光，适用于隔离和非隔离方案，隔离方案能效80－85％。
2） 初级端控制离线方案
初级端稳流（psr）也称初级端控制。初级端控制离线led驱动器不使用光耦，具有±1%（典型值）的精密led稳流精度、宽vcc范围、高能效准谐振控制、强固的保护特性组合，以及宽工作温度范围（-40至+125℃）；支持反激及降压-升压拓扑，带无源pfc输入的功率因数约0.9；该系列可应用于led灯泡替代、离线led驱动器、嵌灯、室内/室外重点照明及任务灯及led电子控制装置。
图2：初级端控制离线方案
可供选择的器件有ncl30080a/b、ncl30081a/b、ncl30082a/b和ncl30083a/b（无源pfc控制）；ncl30085a/b、ncl30086a/b、ncl30087a/b和ncl30088a/b（有源pfc控制）。其调光控制包括非调光、3步/5步调光、模拟/数字、双向可控硅/后缘触发调光等。
3） ac-dc开关稳压器
安森美半导体针对隔离反激式和非隔离式转换器的开关稳压器包括ncp1010、ncp1011、ncp1012、ncp1014/15、ncp1027/28、ncp1072/5、ncp1076等。这些器件均为电流模式，峰值电流限制从100 ma至800 ma。这些方案集成了mos管，适用于隔离和非隔离应用，支持次级pwm调光、模拟调光或双亮度等级调光，能效高达75－80％。
4） 用于高压led串的高功率因数升压方案
高压多结点led正变得更加常见，因为供应商趋向更好地优化led以提升系统总光效，并引入更加专用化的led。这些led每封装的正向电压可达24至200 v，可以优化用于定点照明、全向照明或线性照明。为了以低元件数量及标准现成电感实现此目标，电路中使用了ncp1075单片高压开关稳压器及高精度的ncp4328a恒流/恒压控制器。
该方案能效高于90%，具有20 ms的快速启动时间、led开路保护、可使用现有电感、功率因数高于0.95，以及采用ncp1075时功率能力大于10 w的特性，应用主要是led灯泡及灯管、低功率光源及灯具、电子控制装置和led驱动器。
图3：高压led串高功率因数升压方案
5） ac-dc开关控制器
针对隔离和非隔离降压、降压/升压转换器的开关控制器有固定频率的ncp1200、ncp1203、ncp1218、ncp1219、ncp1230、ncp1234/6、ncp1237/8、ncp1250/1/3；还有准谐振的ncp1207a、ncp1308、ncp1337/38、ncp1377、ncp1379/80和ncp1336。针对非隔离降压转换器的开关控制器则有lv5011md、lv5012md、lv5026mc、lv5029md、ncl30002和ncl30105。此外还有谐振半桥变换器的开关控制器ncp1392/3、ncp1398及开关组合控制器ncl30051和ncl30030。
图4：采用ncl30030的ac-dc开关控制器led驱动方案
6） 离线降压led驱动器
ncl30002是支持高功率因数或低纹波降压拓扑的高能效crm控制方法，具有485 mv峰值电流感测精度±2%（典型值）、低至24 μa（典型值）的启动电流；最大vcc达20 vdc；带有500 ma源/800 ma汲mosfet门极驱动器；宽工作温度范围-40至+125℃。其应用有led灯泡（包括小型蜡烛灯）替代、嵌灯、室内/定外重点照明及任务灯。
图5：采用ncl30002的小型设计
7） 非隔离离线降压控制器
lv5026mc是一款非隔离离线降压控制器，支持不同调光控制（triac、模拟及pwm）、可选择开关频率（50 khz或70 khz）、低噪声开关系统；具有短路保护、软启动和内置triac稳定功能。应用包括壁灯、任务灯、台阶灯和led灯泡替代。
图6：非隔离离线降压控制器
8） 可调光led驱动器
lv50xx中的lv5026mc、lv5029md、lv5011md和lv5012md都是可调光led驱动器。以lv5011md和lv5012md为例，两者开关频率均为70 khz，可提升功率因数，具有、外部调节参考电压、过压保护、过热关闭功能。两者的不同之处在于调光模式，均可用于小型可调光led灯泡、离线led驱动器和嵌灯。
图7：可调光led驱动器
9） 非隔离线性led驱动器拓扑的恒流稳流器（ccr）
一种是低电流led串驱动器ccr nsic2020 （120 v， 20 ma），其交流电压上升时电流仍保持恒定，达到led阈值电压后导通无延迟，低电压时led亮度高，可防止led受电压浪涌影响。另一种用于低成本t5 led灯管，采用ccr nsic2050 （120 v， 50 ma）led驱动器，可直接交流驱动led，无漏电流，稳流可保护led。
图8：低成本t5 led灯管电路
10） 用于街道及区域照明的led电源
替代高强度气体放电灯（hid）或高压钠灯（hps），要使用大led阵列。根据终端产品不同，led可配置为不同结构。一种方法是将交流输入电压转换为直流稳压输出，并为多个并联led灯条供电。另一种方法是提供稳流恒流来直接驱动led，省去灯条中内置的线性或dc-dc转换段。
图9a：方法1 -- 将交流输入电压转换为直流稳压输出
第二种方法旨在配合“能源之星”1.1版光源规范，其特点包括：通用输入范围90 - 265 vac（更改元件可支持305 vac）；最大输出功率60 w（更改元件ncl30051最高支持250 w功率）；功率因数pf大于0.9（50-100%负载，带调光）；谐波含量遵从iec61000-3-2 class c标准；iout = 1000 ma/vf = 35至45 v条件下，能效大于90%；恒流输出电流范围0.7 - 1.5 a；输出电压范围35 - 50 v；输出开路及短路保护、过温保护、过流保护-自动恢复、过压保护-输入（ovp大电压）等保护特性。
图9b：方法2 --提供稳流恒流来直接驱动led
总结
安森美半导体利用在电源管理、高能效电源及封装方面的核心专长及优势，为led照明应用，特别是通用照明提供了符合各种规范要求控制和驱动器件。这些方案采用独特的led驱动电源架构、模拟及调光技术、反激转换器及非隔离拓扑，适用于各种通用照明应用，为这些设备的实现提供了丰富的选择。
浅谈段码液晶屏的优缺点
安防监控四大主流NVR芯片对比
基于碲镉汞量子点的光导焦平面阵列用于快速且经济高效的短波红外成像
苹果Mac Pro和Pro Display XDR显示器的出售时间官方发布
使用多协议工业以太网系统简化工厂自动化设计
安森美半导体AC-DC LED通用照明方案
自动驾驶汽车的关键传感器LIDAR详解
AMDR7 3700X和英特尔i9-9900K哪个最好
英特尔X系列亮相台北电脑展 第八代处理器正在研发 性能提升30%
专家教您如何挑选移动电源
旗芯微与普华基础软件联合打造国产车用安全数字底座
科学家重大突破!量子存储要来了
5G测试技术：实现精准和优化
基于DSP图像处理系统构成的光电搜索系统设计
变频器恒压供水调试教程
人工智能产业链在新的背景下有什么发展
我国半导体产业将陷入先进设备求购无门困境？
国外研发出全球最长OLED 总长达15米
MDaemon：如何在SecurityGateway™ for Email中加密电子邮件信息
随手记录一个2分钟破解文章验证码