符合“能源之星”固態照明要求的離線高功率因數TRIAC調光LED驅動器參考設計

　　2)其它設計要求

　　確定了基本設計要求，就需要考慮與終端應用需求有關的其它系統因素。例如，雖然標準中并無要求，但兼容已有線路調光方案很重要。因此，應當針對三端雙向可控硅開關器件(TRIAC)壁式調光器來優化設計。TRIAC調光的挑戰不少，但有一項因素設計人員可能容易忽略，就是驅動器應當能夠能在低斬波(chopped)交流輸入波形條件下啟動及工作。而且，驅動電源的尺寸應當匹配嵌燈燈具接線盒。還應該注意一項人的因素要求。雖然LED實際上在瞬間之間就發光，但驅動器的設計要留出特定的啟動時間。不管是什么LED燈具，這方面的表現都應該不比CFL差，甚至應該更好。所以，我們可以把CFL作為參照基準。“能源之星”CFL燈泡要求中，額定條件下最大啟動時間為1秒，因此，我們將就LED驅動器在啟動時間方面的設計目標定在0.5秒。由于這個設計面向住宅或商業應用，因此我們定下的規格目標更具挑戰性。表2總結了本GreenPoint®參考設計關鍵的設計目標。

　　表2：關鍵設計目標。

　　3)設計途徑：采用單段式方案提供高功率因數

　　要實現高功率因數、電源能效目標及緊湊的尺寸，有必要使用高功率因數的單段式拓撲結構。由于功率目標較低，傳統的兩段式拓撲結構(PFC升壓+反激轉換)就無法滿足要求了。因此，我們使用了基于安森美半導體NCL30000臨界導電模式(CrM)反激控制器的CrM反激拓撲結構。

　　單段式拓撲結構省下專用的PFC升壓段，幫助減少元器件數量，降低系統總成本。但采用單段式拓撲結構，系統也會受到一些影響，如無初級高壓能量存儲，輸出電壓保持時間較短。另外，輸出紋波較高，必須采用更多的低壓輸出電容來滿足維持要求，及對動態負載反應較慢等。有利的是，這對眾多LED照明應用而言不構成問題，因為LED照明應用無系統維持時間要求，而且紋波匯入平均光輸出，人眼不會察覺。

　　設計針對高功率因數(PF>0.95)有利于輕松符合SSL燈具的商用照明要求，并使輸入電流波形看上去象是電阻型載的波形。這對兼容TRIAC調光非常重要，因為TRIAC調光器原本用于白熾燈，而白熾燈在電路中的作用就象是電阻，即充當電阻型負載。用示波器截取的波形顯示，優化設計的單段式CrM反激電源的基本電流波形與輸入電壓波形保持同相。

　　圖1顯示的是安森美半導體基于NCL30000的單段式高功率因數反激拓撲結構的簡化功能框圖。從圖1中可以看出，隔離反激的次級端有恒流恒壓(CCCV)控制模塊。這模塊有兩個主要功能，一是緊密穩流350 mA的恒定電流，并為初級端提供反饋，用于調節導通時間，對流經LED的恒定電流進行穩流;二是在發生開路事件時，進入恒壓控制模式，在故障事件下產生穩壓固定電壓。開路電壓穩壓為UL1310 2類電源的60 Vdc最大電壓限制。此外，無意中碰到輸出短路時，還能限制功率，避免損壞LED。

　　這GreenPoint®參考設計的詳細設計過程參見安森美半導體另行提供的NCL3000數據表及兩篇設計筆記，參見參考資料[2]至[5]。

　　圖1：基于NCL30000的單段式CrM反激LED驅動器GreenPoint®參考設計簡化框圖。